到達目標
半導体中の電子の振舞、電子分布を理解し、説明できる。
各種パワーデバイスの動作原理を理解し、それぞれの動作について説明できる。
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 |
| 共振回路 | 共振回路の設計ができる | 共振回路の動作原理について説明できる | 共振回路の動作原理について説明できない |
| MOSFET・IGBTの操作 | MOSFETとIGBTの動作原理について説明することができる | MOSFETとIGBTの動作について簡単に説明することができる | MOSFETとIGBTの動作について簡単に説明することができない |
| 電力変換回路（インバータ，整流回路） | インバータ，整流回路の解析ができる | インバータ，整流器の動作原理に説明できる | インバータ，整流器の動作原理に説明できない |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
＜前期週２時間＞
電気･情報システム工学コースの教育目標の一つは、基礎工学に関する知識を身に付け、問題解決に応用できることである。本科目は、現在の電力制御の中心技術であるパワーエレクトロニクスについて、半導体パワーデバイスの動作原理、およびその特性などについて基礎から習得し、その知見を現実の問題に適用できる力をつけさせることを目標とする。
授業の進め方・方法:
・到達度試験70％、レポートなど30％として評価を行い、総合評価は100点満点として、60点以上を合格とする。
・試験については、採点後返却し、達成度を伝達する。補充試験の場合、最大60点とする。
注意点:
自学自習はレポートにて評価する。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
Introduction～パワーエレクトロニクスについて |
パワーエレクトロニクスの意義と各種応用について説明できる
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| 2週 |
バンド構造 |
導体バンド構造とその起源について説明できる
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| 3週 |
半導体中の電流 |
導体中の電流（伝導電流、拡散電流、再結合電流）についてその物理的内容を説明できる。
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| 4週 |
不純物半導体 |
２種の不純物半導体についてその基本的な性質について説明できる
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| 5週 |
半導体デバイスのついて |
半導体デバイスの特徴や応用例について説明できる
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| 6週 |
各種パワーデバイス～ｐｎ接合とダイオード |
pn-接合の物理とダイオードの基本特性について説明できる
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| 7週 |
各種パワーデバイス～SCRとバイポーラトランジスタ |
SCRとバイポーラトランジスタの基本特性について説明できる
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| 8週 |
各種パワーデバイス～MOSFETとIGBT |
MOSFETとIGBTの基本特性について理解し、IGBTの性質をバイポーラトランジスタ、MOSFETと比較して説明できる
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| 4thQ |
| 9週 |
電力変換回路の基礎と応用 |
コンバータの応用例，その動作について説明できる
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| 10週 |
整流回路（ＡＣ－ＤＣ変換） |
整流回路（AC-DC変換）を書き、その動作について説明できる
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| 11週 |
インバータ（ＤＣ－ＡＣ変換） |
インバータ（DC-AC変換）を書き、その動作について説明できる
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| 12週 |
共振回路 |
共振回路の動作原理やフィルタについて説明できる
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| 13週 |
波形制御、PWMインバータ、AC-AC変換（マトリックスコンバータ） |
多値インバータの意義と実現の方法について説明できる
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| 14週 |
回路シミュレーションの共振回路の設計 |
回路シミュレーションを使用し，回路動作および特性について理解する
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| 15週 |
期末試験 |
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| 16週 |
答案返却とまとめ |
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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 | 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。 | 6 | |
| 原子の構造を説明できる。 | 5 | |
| パウリの排他律を理解し、原子の電子配置を説明できる。 | 5 | |
| 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。 | 5 | |
| 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。 | 5 | |
| 真性半導体と不純物半導体を説明できる。 | 5 | |
| 半導体のエネルギーバンド図を説明できる。 | 5 | |
| 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。 | 5 | |
| 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。 | 5 | |
| 電界効果トランジスタの構造と動作を説明できる。 | 5 | |
評価割合
| 試験 | レポート | 発表 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 70 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |