到達目標
・原子の構造を理解し基礎的量子現象を説明できる。
・電子の性質を理解し、固体材料中の電子のエネルギーが帯構造になることを説明
できる。 考察できる。
・半導体の電気的特性や物理的特性の基本を理解し、PN接合構造を用いた基礎的な
電子部品の構造や電気特性を説明できる。
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
| 評価項目1
・原子の構造を理解し基礎的量子現象を説明できる。 | ・原子の構造を理解し基礎的量子現象を説明でき、適切に考察できる。 | ・原子の構造を理解し基礎的量子現象を説明でき、考察できる。 | ・原子の構造を理解し基礎的量子現象を説明できない。 |
| 評価項目2
電子の性質を理解し、固体材料中の電子のエネルギーが帯構造になることを説明
できる。
| 電子の性質を理解し、固体材料中の電子のエネルギーが帯構造になることを説明 でき、適切に考察できる。
| 電子の性質を理解し、固体材料中の電子のエネルギーが帯構造になることを説明 でき、考察できる。 | 電子の性質を理解し、固体材料中の電子のエネルギーが帯構造になることを説明 できない。 |
| 評価項目3
・半導体の電気的特性や物理的特性の基本を理解し、PN接合構造を使った基礎的な
電子部品の構造や電気特性を説明できる。 | ・半導体の電気的特性や物理的特性の基本を理解し、PN接合構造を使った基礎的な
電子部品の構造や電気特性を説明でき、適切に考察できる。 | ・半導体の電気的特性や物理的特性の基本を理解し、PN接合構造を使った基礎的な
電子部品の構造や電気特性を説明でき、考察できる。 | ・半導体の電気的特性や物理的特性の基本を理解し、PN接合構造を使った基礎的な
電子部品の構造や電気特性を説明できない。 |
学科の到達目標項目との関係
学習・教育到達度目標 D
説明
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JABEE d-1
説明
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教育方法等
概要:
本科目は、半導体材料の電気特性を最小限の量子論を用いて学び、半導体の接合や
その電気的特性を理解する。その後、PN接合構造を使った基本的な半導体デバイスの
動作及び電気的特性を理解し 半導体材料やデバイスの基礎知識を習得し、応用する
ための基本を身につける。
授業の進め方・方法:
授業は座学形式で実施し、概要で示した目標理解を目指す。
評価は合否判定 ２回の定期テストの平均点が60点（100点満点）を超えていること
最終評価 ２回の定期テストの平均点が90％と演習等の平均点10％で評価する、
（テストの平均が60に満たない場合は、点数が満たされないテスト範囲 （授業範囲）で再試験を行う。再試験は筆記試験で実施し、６０点以上を 合格とする。）
教科書 森北出版 ‘半導体工学 高橋 清著
参考書 電気大出版局 半導体工学
工学図書 ‘固体電子材料
丸善 C. Kittel著, 山下次郎訳「キッテル固体物理学入門、上下」
また項目ごとに、参考プリントおよび演習問題をを配布するので、有効に活用して下さい。
（関連科目 ： 電子材料Ⅰ、電磁気学Ⅰ、半導体工学Ⅱ、電子材料Ⅱ）
注意点:
授業中には演習がありその際電卓を使います。電卓を用意して下さい。また 4年生で学習
した電子材料Ⅰの基礎知識は必ず必要になります。基礎知識を理解しておいてください。なお
演習やレポート提出も増えてきます。自ら考え学習しできる自学自習の習慣を身につけてください。
講義はプロジェクターを使用することが多く、配布資料に沿って行います。また、配布資料
が多くなるので、それを綴じるファイルを用意してください。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
1．半導体工学のガイダンス（1回）
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・半導体が発見された時考えられた基本的現象を理解し、基本的電子部品の概要を説明できる。
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| 2週 |
2．半導体材料の歴史と基本的量子力学（１）
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・光や電子の波動性と粒子性を理解し、基本的量子現象が説明できる。
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| 3週 |
2．半導体材料の歴史と基本的量子力学（2）
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・光や電子の波動性と粒子性を理解し、基本的量子現象が説明できる。
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| 4週 |
3．波動方程式の基礎（１）
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・シュレーデインガーの波動方程式の使い方を学び代表的な計算事例が理解できる。
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| 5週 |
3．波動方程式の基礎（2）
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・シュレーデインガーの波動方程式の使い方を学び代表的な計算事例が理解できる。
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| 6週 |
3．波動方程式の基礎（3）
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・シュレーデインガーの波動方程式の使い方を学び代表的な計算事例が理解できる。
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| 7週 |
4．固体の帯理論の定性的説明（１） |
・材料によるエネルギーのバンド構造の違いを説明できる。
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| 8週 |
前期中間試験 |
・7週までの理解度を確認する。
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| 2ndQ |
| 9週 |
5．エネルギーバンドの確認（１）
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・エネルギーバンドの復習と金属と半導体のエネルギーバンド図を説明できる。
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| 10週 |
6．エネルギー分布則とその種類（１）
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・エネルギー分布則の違いを理解できる
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| 11週 |
6．エネルギー分布則とその種類（2）
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・エネルギー分布則の違いと理解できる
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| 12週 |
7．半導体の電気伝導（１） |
・半導体の電気抵抗の基本的計算が理解できる。
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| 13週 |
7．半導体の電気伝導（2） |
・半導体の電気抵抗の基本的計算が理解できる。
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| 14週 |
8．PN接合の電圧一電流特性（１） |
・PN接合の電圧一電流特性を説明できる。
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| 15週 |
8．PN接合の電圧一電流特性（２） |
・PN接合の電圧一電流特性を理解し、簡単な計算ができる。
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| 16週 |
前期末試験 |
・１５週までの理解度を確認する。
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 電気・電子系分野 | 電子工学 | 電子の電荷量や質量などの基本性質を説明できる。 | 4 | |
| エレクトロンボルトの定義を説明し、単位換算等の計算ができる。 | 4 | |
| 原子の構造を説明できる。 | 4 | |
| パウリの排他律を理解し、原子の電子配置を説明できる。 | 4 | |
| 結晶、エネルギーバンドの形成、フェルミ・ディラック分布を理解し、金属と絶縁体のエネルギーバンド図を説明できる。 | 4 | |
| 金属の電気的性質を説明し、移動度や導電率の計算ができる。 | 4 | |
| 真性半導体と不純物半導体を説明できる。 | 4 | |
| 半導体のエネルギーバンド図を説明できる。 | 4 | |
| pn接合の構造を理解し、エネルギーバンド図を用いてpn接合の電流―電圧特性を説明できる。 | 4 | |
| バイポーラトランジスタの構造を理解し、エネルギーバンド図を用いてバイポーラトランジスタの静特性を説明できる。 | 4 | |
| 電界効果トランジスタの構造と動作を説明できる。 | 4 | |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 90 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 90 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |