半導体工学

半導体のキャリヤ密度、半導体のキャリア輸送、pn接合と金属－半導体接触、半導体ヘテロ構造について理解する。

	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	半導体pn接合、金属-半導体接触のバンド図を書くことができ、定量的に説明ができる。	半導体pn接合、金属-半導体接触を書くことができ、定性的に説明ができる。	半導体pn接合、金属-半導体接触を書くことができず、定性的に説明ができない。
評価項目2	半導体のキャリヤ輸送について定量的に説明ができる。	半導体のキャリヤ輸送について定性的に説明ができる。	半導体のキャリヤ輸送について定性的に説明ができない。
評価項目3	半導体ヘテロ接合のバンド図を書くことができ、定量的に説明ができる。	半導体ヘテロ接合のバンド図を書くことができ、定性的に説明ができる。	半導体ヘテロ接合のバンド図を書くことができず、定性的に説明ができない。

準学士課程 2(2) 専門分野の知識と能力

準学士課程 2(3) ものづくりに必要な力

JABEE B-2 専門分野の知識と能力

概要:

半導体工学では、電子工学で学んだ固体物理学を基礎として、半導体のキャリヤ密度、半導体のキャリア輸送、pn接合と金属－半導体接触、半導体ヘテロ構造について学習する。

授業の進め方・方法:

授業方法は講義を中心とし、7回の課題の提出を求める。

注意点:

電子工学で学んだ固体物理学を基礎として授業を行う。バンド理論は全体を通じて繰り返し用いるため、これを十分に理解することが肝要である。不明な点がないよう各自しっかり復習し、わからなければ随時質問に訪れること。

アクティブラーニング	ICT 利用	遠隔授業対応	実務経験のある教員による授業

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	キャリヤ密度とフェルミ準位１	状態密度とフェルミ・ディラック分布関数よりキャリヤ密度を導くことができる。
		2週	キャリヤ密度とフェルミ準位２	フェルミ準位とキャリヤ密度の関係を導くことができる。
		3週	半導体の電気伝導１	キャリヤ連続の式を説明できる。
		4週	半導体の電気伝導２	半導体のキャリヤの時間変化・分布についてキャリヤ連続の式を用いて説明ができる。
		5週	pn接合１	pn接合のバンド図を描くことができる。
		6週	pn接合２	pn接合の電流電圧特性をキャリヤ連続の式より導くことができる。
		7週	pn接合３	pn接合の電位分布・空乏層容量を導くことができる。
		8週	前期中間試験
	2ndQ
		9週	金属半導体接触	金属半導体接触の電位分布を導くことができる。
		10週	化合物半導体	化合物半導体の特徴を説明できる。
		11週	半導体ヘテロ接合のバンド構造１	半導体ヘテロ接合のバンド図を説明できる。
		12週	半導体ヘテロ接合のバンド構造２	半導体ヘテロ接合のバンド図を定量的に描くことができる。
		13週	半導体の光学的性質１	波数空間でのエネルギー状態を説明できる。
		14週	半導体の光学的性質２	直接遷移、間接遷移を説明できる。
		15週	後期定期試験
		16週

分類		分野	学習内容	学習内容の到達目標	到達レベル
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
				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
				原子の構造を説明できる。	3
				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
				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
				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
				真性半導体と不純物半導体を説明できる。	3
				半導体のエネルギーバンド図を説明できる。	3
				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
				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
				電界効果トランジスタの構造と動作を説明できる。	3