到達目標
１．半導体の基本的性質を説明できる。
２．電子素子の基本構造であるpn接合の働きを説明できる。
３．ダイオードやバイポーラトランジスタの動作原理および特性を説明できる。
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安(優) | 標準的な到達レベルの目安(良) | 未到達レベルの目安(不可) |
| 半導体の基本的特性 | 半導体の基本的特性やp形とn形半導体の違いを説明できる。 | 半導体の基本的特性やp形とn形半導体の違いを理解できる。 | 半導体の基本的特性やp形とn形半導体の違いを理解できない。 |
| pn接合 | pn接合の整流特性の説明や空乏層の特性解析ができる。 | pn接合の整流特性や空乏層の特性が理解できる。 | pn接合の整流特性や空乏層の特性を理解できない。 |
| ダイオードとバイポーラトランジスタ | ダイオードとトランジスタの構造、特性および動作原理を説明できる。 | ダイオードとトランジスタの構造と特性が説明できる。 | ダイオードとトランジスタの構造や特性が説明できない。 |
学科の到達目標項目との関係
準学士課程(R5までのDP) R5までDP_1 科学技術の基礎知識・応用力の修得・活用
準学士課程(R5までのDP) R5までDP_4 制御・電気電子・機械・情報等基礎工学の知識習得・応用
教育方法等
概要:
電子工学Ⅱでは、半導体の基本的な学習を行う。またpn接合を利用したダイオードとバイポーラ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て進め、適宜演習を行う。pn接合の空乏層の特性解析では電磁気学の知識を必要とするので、必要に応じて電磁気の復習を行う。また、定期試験前に課題の提出を求める。
注意点:
半導体の分野は、急速に発展している先端技術の一つである。新聞や雑誌などから最新の情報を得ることが必要となる。ただし、先端技術といってもその動作原理はおよそ50年前に誕生したトランジスタからあまり変わっていない。また、どんなに進んだ技術分野でも新しい技術は基本原理の熟知なくしては生まれてこない。このことを肝に命じて学習することが大切である。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
真性半導体 |
半導体の結晶構造およびエネルギーバンドと真性半導体の電気伝導について理解する。
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| 2週 |
外因性半導体 |
外因性半導体であるp形およびn形半導体の電気伝導について理解する。
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| 3週 |
半導体の電気伝導機構１ |
半導体に流れるドリフト電流について理解する。
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| 4週 |
半導体の電気伝導機構２ |
半導体に流れる拡散電流について理解する。
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| 5週 |
pn接合１ |
pn接合の構造と作成方法を理解する。
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| 6週 |
pn接合２ |
pn接合が整流性を示す理由を理解する。
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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 |
pn接合の特性解析１ |
pn接合にポアソンの方程式を適用する方法を理解する。
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| 10週 |
pn接合の特性解析２ |
ポアソンの方程式を解き、pn接合の電位分布と拡散電位を理解する。
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| 11週 |
pn接合の特性解析３ |
電位分布からpn接合の空乏層容量を求める手法を理解する。
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| 12週 |
ダイオード１ |
pn接合を利用した整流器の特性と電子回路での応用例を理解する。
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| 13週 |
ダイオード２ |
定電圧ダイオードと可変容量ダイオードの動作原理と特性を理解する。
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| 14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動作原理を理解する。
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| 15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特性を理解する。
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| 16週 |
後期定期試験 |
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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 | 真性半導体と不純物半導体を説明できる。 | 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 | |
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 | 0 | 20 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 30 | 0 | 0 | 0 | 10 | 0 | 40 |
| 専門的能力 | 50 | 0 | 0 | 0 | 10 | 0 | 60 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |