半導体工学

Course Information

College Anan College Year 2020
Course Title 半導体工学
Course Code 1495802 Course Category Specialized / Elective
Class Format Lecture Credits Academic Credit: 2
Department Course of Chemical Engineering Student Grade 5th
Term First Semester Classes per Week 2
Textbook and/or Teaching Materials 基礎電子工学 藤本晶著(森北出版)
Instructor Nakamura Atsunobu

Course Objectives

1. 半導体中の電気伝導現象を理解し、移動度の計算ができる。
2. 半導体のpn接合の特性を理解し、電流-電圧特性の計算ができる。
3. トランジスタの特徴と動作原理が理解できる。

Rubric

理想的な到達レベルの目安標準的な到達レベルの目安最低限の到達レベルの目安
到達目標1半導体のエネルギーバンドを用いて電気伝導について説明でき、移動度の式を導出できる。半導体のエネルギーバンドを用いて電子と正孔のはたらきが説明でき、移動度の値を算出できる。エネルギーバンド図により金属、半導体、絶縁体の違いを説明でき、移動度に関する計算ができる。
到達目標2pn接合の整流特性、および接合容量の式が導出できる。pn接合の電流の値を計算することができる。pn接合の電流-電圧特性の図を描くことができる。
到達目標3トランジスタの動作原理を理解し、それぞれの特性について説明できる。トランジスタの動作の概要を説明でき、電流-電圧特性の図を描くことができる。トランジスタの電流-電圧特性の図を描くことができる。

Assigned Department Objectives

Teaching Method

Outline:
 身の回りのほとんどの電気製品には、様々な半導体デバイスが使われている。
 本講義では、技術者が最低限知っておくべき半導体に関する基礎的事項について学ぶ。具体的には、半導体とはどういうものか、またそれはどのように製造され、どのような動作原理に基づいてデバイスとして利用されているか、などである。
Style:
 講義形式で授業を進めていく。教科書で不足する内容については、プリント等を配る。この科目は学修単位科目のため、事前・事後学習としてレポート等を課す。
【授業時間30時間+自学自習時間60時間】
Notice:
 本講義は、電磁気学に関する基本的な事項、および微分方程式の解法に関する知識を必要とします。これらに関しては授業中に復習はできませんので、本講義が始まる前によく勉強をしておいてください。

Course Plan

Theme Goals
1st Semester
1st Quarter
1st 固体のエネルギー帯1 エネルギー帯について理解できる。
2nd 固体のエネルギー帯2 電子と正孔のはたらきについて理解できる。
3rd キャリア密度と電気伝導率1 シュレディンガー方程式の解から状態密度関数を求めることができる。
4th キャリア密度と電気伝導率2 フェルミ-ディラックの分布関数を用いて、キャリア密度を求めることができる。
5th 有効質量と移動度 キャリアの移動度を求めることができる。
6th 電流と連続の式1 拡散電流とドリフト電流を求めることができる。
7th 電流と連続の式2 再結合を考慮に入れた場合のキャリア密度を求めることができる。
8th 中間試験 中間試験
2nd Quarter
9th pn接合1 pn接合の電流-電圧特性が理解できる。
10th pn接合2 空乏層幅を求めることができる。
11th pn接合3 接合容量を求めることができる。
12th バイポーラトランジスタ バイポーラトランジスタの構造と動作原理が理解できる。
13th 金属-半導体接合 ショットキー接合とオーミック接合の違いが理解できる。
14th MOSFET1 MOSFETの構造と動作原理が理解できる。
15th MOSFET2 MOSFETの構造と動作原理が理解できる。
16th 期末試験 期末試験

Evaluation Method and Weight (%)

定期試験小テストポートフォリオ発表・取り組み姿勢その他Total
Subtotal6004000100
基礎的能力200100030
専門的能力400300070
分野横断的能力000000