到達目標
量子力学の基礎、金属、半導体などの物性およびpn接合と金属－半導体接触の原理、各種光・電子デバイスの動作原理と特性について知識を得る。
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 | 導体・半導体・絶縁体の特性および性質を定量的に説明できる。 | 導体・半導体・絶縁体の特性および性質を定性的に説明できる。 | 導体・半導体・絶縁体の特性および性質を定性的に説明できない。 |
| 評価項目2 | pn接合の原理を定量的に説明できる。 | pn接合の原理を定性的に説明できる。 | pn接合の原理を定性的に説明できない。 |
| 評価項目3 | 各種半導体デバイスの原理を定量的に説明できる。 | 各種半導体デバイスの原理を定性的に説明できる。 | 各種半導体デバイスの原理を定性的に説明できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
電子工学では、量子力学の基礎、金属、半導体などの物性およびpn接合と金属－半導体接触について学習するとともに、各種半導体デバイス（発光ダイオード、半導体レーザ、バイポーラトランジスタ、MOSトランジスタ）の動作原理と特性について学ぶ。
授業の進め方・方法:
授業方法は講義を中心とし、8回の課題の提出を求める。
注意点:
この授業では、数式的取り扱いは最小限に止め、基本事項について物理的な意味を理解できるようにできるだけわかりやすく余裕を持って行う。わからないことがあれば随時質問に訪れること。
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 |
真空中の電子１ |
電子の電界内での運動を理解する。
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| 2週 |
真空中の電子２ |
電子の磁界内での運動を理解する。
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| 3週 |
真空中の電子３ |
ミリカンの実験を理解する。
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| 4週 |
光電効果 |
光照射による物質内からの電子の放出（光電効果）および光の粒子性を理解する。
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| 5週 |
電子の波動性 |
電子の波動性を理解する。
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| 6週 |
原子内の電子１ |
ボーアの原子模型を理解する。
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| 7週 |
原子内の電子２ |
ボーアの原子模型を理解する。
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| 8週 |
前期中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
電子の量子状態１ |
原子内の電子の量子状態を理解する。
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| 10週 |
電子の量子状態２ |
パウリの原理と原子内の電子の配置を理解する。
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| 11週 |
量子力学の基礎１ |
シュレディンガー方程式を理解する。
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| 12週 |
量子力学の基礎２ |
不確定性原理を理解する。
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| 13週 |
統計力学の基礎１ |
統計力学の考え方を理解する。
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| 14週 |
統計力学の基礎２ |
フェルミ分布則などのエネルギー分布則を理解する。
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| 15週 |
前期定期試験 |
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| 16週 |
復習 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
固体内の電子１ |
固体のバンド理論と電気伝導性について理解する。
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| 2週 |
固体内の電子２ |
固体のバンド理論と電気伝導性について理解する。
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| 3週 |
半導体の電気伝導１ |
真性半導体および外因性半導体の電気伝導性について理解する。
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| 4週 |
半導体の電気伝導２ |
真性半導体および外因性半導体の電気伝導性について理解する。
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| 5週 |
pn接合１ |
pn接合のバンド構造について理解する。
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| 6週 |
pn接合２ |
pn接合のバンド構造について理解する。
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| 7週 |
pn接合３ |
pn接合の電流-電圧特性について理解する。
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| 8週 |
後期中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
金属-半導体接触１ |
金属-半導体接触のバンド構造について理解する。
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| 10週 |
金属-半導体接触２ |
金属-半導体接触電流-電圧特性について理解する。
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| 11週 |
半導体デバイス１ |
バイポーラトランジスタの原理を理解する。
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| 12週 |
半導体デバイス２ |
接合型電界効果トランジスタの原理を理解する。
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| 13週 |
半導体デバイス３ |
MOSFETの原理を理解する。
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| 14週 |
光電変換固体素子 |
太陽電池などの光起電力素子および半導体レーザなどの発光素子の原理を理解する。
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| 15週 |
後期定期試験 |
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| 16週 |
復習 |
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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 | 電子の電荷量や質量などの基本性質を説明できる。 | 3 | 前3 |
| 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。 | 3 | 前5 |
| 原子の構造を説明できる。 | 3 | 前7 |
| 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10 |
| 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。 | 3 | 後2 |
| 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。 | 3 | 後2 |
| 真性半導体と不純物半導体を説明できる。 | 3 | 後4 |
| 半導体のエネルギーバンド図を説明できる。 | 3 | 後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。 | 3 | 後7 |
| 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。 | 3 | 後11 |
| 電界効果トランジスタの構造と動作を説明できる。 | 3 | 後13 |
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 | 70 | 0 | 0 | 10 | 20 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 70 | 0 | 0 | 10 | 20 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |