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。 | 各種材料の基礎物性を説明できる。 | 各種材料の基礎物性を説明できない。 |
| 評価項目2 | 各種材料の特性、原理を作図等により自分の言葉で説明できる。 | 各種材料の特性、原理を作図等により説明できる。 | 各種材料の特性、原理を説明できない。 |
| 評価項目3 | 各種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
(D) 専門分野の知識と情報技術を身につける。
説明
閉じる
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。この科目は、企業で電気電子材料開発を担当していた教員がその経験を生かし、電気電子材料の基礎等について、講義形式で授業を行うものである。
授業の進め方・方法:
講義形式の授業である。年4回の定期試験の合計を70%とし、レポートや小テストを20％、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大きく減点する。
事前・事後学習、オフィスアワー
自習については特に復習に力を入れて学習すること。オフィースアワーは授業当日の16時から17時を基本とするが、他の時間であっても在室時には随時対応する。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
ガイダンス
電気・電子材料の学び方 |
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。
|
| 2週 |
電気・電子材料の基礎 |
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週 |
電気・電子材料の基礎 |
原子の構造を説明できる。
|
| 4週 |
電気・電子材料の基礎 |
結晶構造と空間格子、格子欠陥を理解できる。
|
| 5週 |
電気・電子材料の基礎 |
X線構造解析の原理を理解できる。
|
| 6週 |
電気・電子材料の基礎 |
結晶中の電子のエネルギーについて理解できる。
|
| 7週 |
電気・電子材料の基礎 |
結晶、エネルギーの形成、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。
|
| 8週 |
中間試験 |
材料の物性について包括的に理解できる。
|
| 2ndQ |
| 9週 |
答案返却、解答解説
半導体材料の性質 |
誤答したところを理解できる。
半導体材料の特性と帯構造を理解できる。
|
| 10週 |
半導体材料の性質 |
半導体の電気伝導を理解し、説明できる。
|
| 11週 |
半導体材料の性質 |
半導体のエネルギーバンド図を説明できる。
|
| 12週 |
半導体材料のデバイス応用 |
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。
|
| 13週 |
電気を通す導電材料とその性質 |
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。
|
| 14週 |
電気を通す導電材料とその性質 |
超伝導現象を理解し、説明できる。特殊な導電材料を理解できる。
|
| 15週 |
期末試験 |
前期の内容を包括的に理解できている。
|
| 16週 |
答案返却、解答解説 |
誤答したところを理解できる。
|
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
誘電体とその応用 |
誘電体の性質を理解できる。
|
| 2週 |
誘電体とその応用 |
誘電分極を理解し、その各種特性を説明できる。
|
| 3週 |
誘電体とその応用 |
誘電分極を理解し、その各種特性を説明できる。
|
| 4週 |
誘電体とその応用 |
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。
|
| 5週 |
絶縁材料とその性質 |
絶縁体の性質を理解できる。
|
| 6週 |
絶縁材料とその性質 |
絶縁体の電気伝導について理解できる。
|
| 7週 |
レアメタルとレアアースについて
|
レアメタル、レアアースとは何かを理解できる。
|
| 8週 |
中間試験 |
誘電体、レアメタル、レアアースについて包括的に理解できる。
|
| 4thQ |
| 9週 |
答案返却、解答解説
磁性材料の基礎 |
誤答したところを理解できる。
磁性の起源より磁性材料の性質を理解できる。
|
| 10週 |
磁性材料の基礎 |
磁性体と磁化及び磁束密度を理解できる。
磁気モーメントについて理解できる。
|
| 11週 |
磁性材料の基礎 |
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。
|
| 12週 |
磁性材料の基礎 |
磁壁構造とエネルギー、磁区構造を理解できる。
|
| 13週 |
さまざまな磁性材料とその応用 |
磁性材料の応用分野について理解できる。
|
| 14週 |
さまざまな磁性材料とその応用 |
磁性材料の応用分野について理解できる。
|
| 15週 |
期末試験 |
本科目について包括的に理解できている。
|
| 16週 |
答案返却、解答解説 |
誤答したところを理解できる。
|
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 | 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。 | 4 | 前6 |
| 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2,前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 | 前11 |
| 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 | 前6,前12 |
| 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3,前14 |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | レポート・小テスト等 | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 0 | 0 | 10 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 25 | 0 | 0 | 10 | 0 | 10 | 45 |
| 専門的能力 | 25 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 35 |
| 分野横断的能力 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 |