電子物性工学

科目基礎情報

学校 旭川工業高等専門学校 開講年度 令和05年度 (2023年度)
授業科目 電子物性工学
科目番号 0037 科目区分 専門 / 必修
授業形態 講義 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 電気情報工学科 対象学年 4
開設期 後期 週時間数 後期:2
教科書/教材 基本を学ぶ電気電子物性(著者:岩本 光正,出版社:オーム社)/プリント
担当教員 篁 耕司

到達目標

電子物性の基礎を習得することを目標とする。

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電子や原子等の基本的性質を正しく理解し、金属、絶縁体や半導体の物性を詳細に説明できる。電子や原子等の基本的性質を理解し、金属、絶縁体や半導体の物性を説明できる。電子や原子等の基本的性質を理解できず、金属、絶縁体や半導体の物性を詳細に説明できない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 電気情報工学科の教育目標① 説明 閉じる
学習・教育到達度目標 本科の教育目標③ 説明 閉じる

教育方法等

概要:
現在の科学技術に欠かすことができない電気電子部品について,材料という観点から性質の違いについて学ぶ。材料の抵抗はどうやって決まるか,静電気がなぜたまるか,磁石がなぜくっつくかということを電子の立場から理解する。
授業の進め方・方法:
物質の電気電子に関わる基礎的性質や各種材料の物性に対する知見を得ることを目的とする。
注意点:
物理・化学や電磁気で学んだことが基礎になっているので,それらを充分学習しておくことが望ましい。また,数式を使っての説明も必要なので4年前期までの数学をよく理解しておく必要がある。理解が中心となる学問なので,自ら説明ができるまで復習することが必要不可欠である。
・総時間数90時間(自学自習60時間)
・自学自習時間(60時間)は,日常の授業(30時間)のための予習復習時間,理解を深めるための演習課題の考察時間,および試験準備のための学習時間を総合したものとする。

・評価については,合計点数が60点以上で単位修得となる.その場合,各到達目標項目の到達レベルが標準以上であることが認められる.

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
後期
3rdQ
1週 1.物質の構造
・電子の性質・原子構造
パウリの排他律を理解し、原子の電子配置を説明できる。
2週 ・化学結合
・結晶構造
各化学結合について説明できる。
立方格子,六方格子の結晶構造が説明できる。
3週 統計力学概説 古典統計,量子統計の概要が説明できる。
4週 2.金属の電気伝導
・金属の自由電子モデル
自由電子モデルが説明できる
5週 ・電気伝導
・超伝導
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。
超伝導現象について説明できる。
6週 3.半導体
・バンド理論概説

バンド理論から導体,絶縁体,半導体の違いが説明できる。
7週
中間試験を実施する
バンド理論から導体,絶縁体,半導体の違いが説明できる。
8週 4.誘電体
・誘電体論
双極子モーメントを説明できる。
4thQ
9週
双極子モーメントを用いて各種分極現象が説明できる。
10週 配向分極について数式を使って説明できる。
11週 配向分極について数式を使って説明できる。
12週 ・強誘電体と常誘電体 各種誘電体の性質が説明できる。
13週 5.磁性体
・磁性理論
磁性の起源や常磁性,強磁性,反磁性の違いが説明できる。
14週 磁気モーメントを用いて常磁性について,数式を使って説明できる
15週 ・強磁性体と常磁性体 各種磁性体の性質が説明できる。 
16週 期末試験

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
基礎的能力数学数学数学積の法則と和の法則を利用して、簡単な事象の場合の数を数えることができる。3後3
簡単な場合について、順列と組合せの計算ができる。3後3
偏導関数を用いて、基本的な2変数関数の極値を求めることができる。3後3
専門的能力分野別の専門工学電気・電子系分野電子工学原子の構造を説明できる。4後1
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後1
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後1,後6,後7
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後5

評価割合

試験小テスト・課題・レポート合計
総合評価割合7030100
基礎的能力000
専門的能力7030100
分野横断的能力000