到達目標
1. 各種材料（導電材料、半導体材料、誘電材料、磁性材料）の基礎物性を説明できる。
2. 各種材料（導電材料、半導体材料、誘電材料、磁性材料）の特性、原理を作図等により自分の言葉で説明できる。
3. 各種材料（導電材料、半導体材料、誘電材料、磁性材料）が日常の製品でどのように使われているか、応用・活用事例を示すことができる。
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 | 各種材料（導電材料、半導体材料、誘電材料、磁性材料）の基礎物性を説明でき、関連した計算問題を解くことができる。 | 各種材料（導電材料、半導体材料、誘電材料、磁性材料）の基礎物性を説明できる。 | 各種材料（導電材料、半導体材料、誘電材料、磁性材料）の基礎物性を説明できない。 |
| 評価項目2 | 各種材料（導電材料、半導体材料、誘電材料、磁性材料）の特性、原理を作図等により自分の言葉で説明できる。 | 各種材料（導電材料、半導体材料、誘電材料、磁性材料）の特性、原理を作図等により説明できる。 | 各種材料（導電材料、半導体材料、誘電材料、磁性材料）の特性、原理を説明できない。 |
| 評価項目3 | 各種材料（導電材料、半導体材料、誘電材料、磁性材料）が日常の製品でどのように使われているか、応用・活用事例を示すことができ、その原理を理解できる。 | 各種材料（導電材料、半各種材料（導電材料、半導体材料、誘電材料、磁性材料）が日常の製品でどのように使われているか、応用・活用事例を示すことができる。 | 各種材料（導電材料、半導体材料、誘電材料、磁性材料）が日常の製品でどのように使われているか、応用・活用事例を示すことができない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
本講義では固体物質に共通する基本的事項を学習した後、現在理論的にも実用的にも重要と思われる半導体の基礎物性とpn 接合、誘電材料、磁性材料の基礎物性を中心に学習する。また近年問題視され始めているレアメタル・レアアースに関しての基礎的な知識に関しても学修する。
授業の進め方・方法:
前期中間試験20 ％、前期末試験20 ％、後期中間試験20 ％、学年末試験20 ％、提出物10％、受講態度・学習への取り組み方10 ％を総合的に評価し、総合評価60 点以上を合格とする。各試験は、各到達目標に対応した内容の問題を出題する。試験問題のレベルは、各到達目標が確認できる程度とする。
注意点:
電気主任技術者認定の必修科目である。
・授業中の居眠りや許可なく携帯電話・スマートフォン・タブレット端末を使用した場合、最終評価点から減点する。
・写しと判断した課題は誰がオリジナルであろうと0点とする。
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 |
電気電子材料の物性 |
原子の構造と電子の振る舞い、その相互関係を理解できる。
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| 2週 |
ボーアの量子化条件 |
ボーアの量子化条件を理解できる。
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| 3週 |
原子の結合 |
原子の結合とその種類を理解できる。
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| 4週 |
結晶構造 |
結晶構造と空間格子、格子欠陥を理解できる。
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| 5週 |
電子の集合 |
電子の分布を理解できる。
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| 6週 |
統計力学 |
熱力学と統計力学により電子の分布を説明できる。
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| 7週 |
帯理論 |
帯構造から導電体、絶縁体および半導体を理解できる。
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| 8週 |
中間試験 |
材料の物性について包括的に理解できる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
金属の電気伝導と導電材料 |
電子の振る舞いから金属の電気伝導を理解できる。
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| 10週 |
超伝導材料 |
超伝導現象を理解し、説明できる。
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| 11週 |
透明導電材料と特殊な導電材料 |
透明導電材料の特徴を理解できる。
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| 12週 |
半導体材料の特性と帯構造 |
半導体材料の特性と帯構造を理解できる。
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| 13週 |
半導体の電気伝導とホール効果 |
半導体の電気伝導を理解し、説明できる。
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| 14週 |
pn接合とその特性 |
p型半導体、n型半導体の性質とpn接合について理解できる。
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| 15週 |
期末試験 |
前期の内容を包括的に理解できている。
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| 16週 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
誘電体の性質 |
誘電体の性質を理解できる。
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| 2週 |
誘電分極 |
誘電分極を理解し、その各種特性を説明できる。
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| 3週 |
誘電分極 |
誘電分極を理解し、その各種特性を説明できる。
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| 4週 |
誘電体の特性 |
誘電体材料の特性が理解できる。
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| 5週 |
誘電体の特性 |
誘電体材料の特性が理解できる。
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| 6週 |
強誘電体 |
強誘電体の特性とその電気伝導について理解し、説明できる。
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| 7週 |
強誘電体の応用
（中間試験と解説と復習） |
強誘電体の応用分野について理解できる。
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| 8週 |
レアメタルとレアアースについて
（中間試験と解説と復習） |
レアメタル、レアアースとは何かを理解できる。
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| 4thQ |
| 9週 |
磁性材料の性質
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磁性の起源より磁性材料の性質を理解できる。
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| 10週 |
磁気モーメント |
磁気モーメントについて理解できる。
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| 11週 |
各種磁性 |
5種類の磁性（反磁性、常磁性、強磁性、反強磁性、フェリ磁性）を理解できる。
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| 12週 |
各種磁性 |
5種類の磁性（反磁性、常磁性、強磁性、反強磁性、フェリ磁性）を理解できる。
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| 13週 |
磁性材料特性 |
交流磁化と損失について理解し、説明できる。
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| 14週 |
磁性材料の応用 |
磁性材料の応用分野について理解できる。
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| 15週 |
期末試験 |
本科目について包括的に理解できている。
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| 16週 |
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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 | 電磁気 | 磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。 | 4 | |
| 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 | |
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 | 80 | 0 | 0 | 10 | 0 | 10 | 100 |
| 基礎的能力 | 30 | 0 | 0 | 10 | 0 | 5 | 45 |
| 専門的能力 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 5 | 35 |
| 分野横断的能力 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 |