概要:
半導体デバイスは現代社会を支える根幹となる電子デバイスであるが、本授業ではそれらの構造や動作原理について定量的に解説する。（定期試験90点、レポート等7点、出席・授業態度3点）
授業の進め方・方法:
講義形式で授業を行ない、その内容確認のため適宜レポートを課すので、予習より復習に力を入れて学習すること。
注意点:
定期試験の難易度は章末問題程度とするので、それらを自力で解けるように復習すること。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
半導体の諸性質１ |
半導体とは何かを理解できる。
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| 2週 |
半導体の諸性質２ |
種々の半導体の特徴について理解できる。
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| 3週 |
電気的性質１ |
エネルギーバンド構造について理解できる。
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| 4週 |
電気的性質２ |
電子の状態密度と分布関数について理解できる。
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| 5週 |
電気的性質３ |
半導体中のキャリア密度について理解できる。
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| 6週 |
半導体の電気伝導１ |
移動度、キャリア密度と抵抗率の関係を理解できる。
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| 7週 |
半導体の電気伝導２ |
ホール効果について理解できる。
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| 8週 |
中間試験 |
1-7週で学んだ内容を理解し、定量的に解析できる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
中間試験解説 |
中間試験の内容を理解できる。
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| 10週 |
半導体の電気伝導３ |
拡散電流について理解できる。
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| 11週 |
pn接合ダイオード１ |
pn接合を定性的に理解できる。
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| 12週 |
pn接合ダイオード２ |
pn接合を定量的に理解できる。
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| 13週 |
pn接合ダイオード３ |
pn接合の空乏層容量と降伏を理解できる。
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| 14週 |
ショットキーダイオード１ |
金属-半導体接触を定性的に理解できる。
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| 15週 |
ショットキーダイオード２ |
金属-半導体接触を定量的に理解できる。
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| 16週 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
種々のダイオード |
発光ダイオード等の種々のダイオードについて理解できる。
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| 2週 |
バイポーラトランジスタ１ |
バイポーラトランジスタの構造と接地方法を理解し、説明できる。
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| 3週 |
バイポーラトランジスタ２ |
バイポーラトランジスタの動作原理をバンド構造を用いて説明できる。
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| 4週 |
バイポーラトランジスタ３ |
バイポーラトランジスタの電流増幅率について理解し、定量的な説明ができる。
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| 5週 |
バイポーラトランジスタ４ |
バイポーラトランジスタの性特性を理解し、説明できる。
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| 6週 |
種々のバイポーラデバイス1 |
HBTや電力制御デバイスの動作原理を理解し、説明できる。
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| 7週 |
種々のバイポーラデバイス2 |
HBTや電力制御デバイスの動作原理を理解し、説明できる。
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| 8週 |
中間試験 |
1-7週で学んだ内容を理解し、定量的に解析できる。
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| 4thQ |
| 9週 |
中間試験解説 |
中間試験の範囲を理解できる。
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| 10週 |
MOS形トランジスタ１ |
MOSキャパシタについて理解できる。
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| 11週 |
MOS形トランジスタ２ |
MOSキャパシタの動作原理を理解できる。
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| 12週 |
MOS形トランジスタ３ |
MOSFETの動作原理を理解できる。
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| 13週 |
その他ユニポーラデバイス |
他のユニポーラデバイスの特徴を理解し、説明できる。
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| 14週 |
集積回路１ |
基本的な集積回路（cMOS回路等）について理解できる。
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| 15週 |
集積回路２ |
集積回路の作製方法について概要を理解できる。
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| 16週 |
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| 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 | 電気回路 | 電荷と電流、電圧を説明できる。 | 3 | |
| オームの法則を説明し、電流・電圧・抵抗の計算ができる。 | 3 | 前5 |
| キルヒホッフの法則を用いて、直流回路の計算ができる。 | 2 | |
| 合成抵抗や分圧・分流の考え方を用いて、直流回路の計算ができる。 | 2 | |
| 重ねの理を説明し、直流回路の計算に用いることができる。 | 1 | |
| 電力量と電力を説明し、これらを計算できる。 | 1 | |
| 電子回路 | ダイオードの特徴を説明できる。 | 4 | 前11,前12,前13,前14,前15,前16,後1,後2 |
| バイポーラトランジスタの特徴と等価回路を説明できる。 | 4 | |
| FETの特徴と等価回路を説明できる。 | 4 | |
| トランジスタ増幅器のバイアス供給方法を説明できる。 | 1 | |
| 演算増幅器の特性を説明できる。 | 1 | |
| 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 | 前2,前3,前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 | 前3,前4,前5 |
| 原子の構造を説明できる。 | 4 | 前1,前2 |
| パウリの排他律を理解し、原子の電子配置を説明できる。 | 3 | 前2,前3 |
| 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 | 前3,前4,前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。 | 4 | 前2,前6 |
| 真性半導体と不純物半導体を説明できる。 | 4 | 前1,前2 |
| 半導体のエネルギーバンド図を説明できる。 | 4 | 前3,前4,前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。 | 4 | 前11,前12,前13 |
| 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 | 後3,後4,後5,後6 |
| 電界効果トランジスタの構造と動作を説明できる。 | 4 | 後10,後11,後12,後13,後14 |
| 計測 | 電圧降下法による抵抗測定の原理を説明できる。 | 1 | |