基礎電子工学

科目基礎情報

学校 東京工業高等専門学校 開講年度 令和03年度 (2021年度)
授業科目 基礎電子工学
科目番号 0120 科目区分 専門 / 選択
授業形態 講義 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 機械工学科 対象学年 4
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 藤本 晶「基礎電子工学」
担当教員 水戸 慎一郎

目的・到達目標

・真空中における電子の古典的振る舞いについて理解している.
・固体中における電子の古典的振る舞いについて理解している.
・半導体デバイスの原理と特性について基礎的なことを理解している.

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 電磁界中の電子電磁界中における電子の振る舞いを理解している.電磁界中における電子の振る舞いを概ね理解している.電磁界中における電子の振る舞いを理解していない.
評価項目2 固体中の電子固体中における電子の取り扱いを理解している.固体中における電子の取り扱いを概ね理解している.固体中における電子の取り扱いを理解していない.
評価項目3 p-n接合p-n接合の整流作用を理解している.p-n接合の整流作用を概ね理解している.p-n接合の整流作用を理解していない.
評価項目4 バイポーラトランジスタバイポーラトランジスタの動作を理解している.バイポーラトランジスタの動作を概ね理解している.バイポーラトランジスタの動作を理解していない.
評価項目4 MOSFETMOSFETの動作を理解している.MOSFETの動作を概ね理解している.MOSFETの動作を理解していない.

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
電子の流れ(電流)には,「エネルギー」と「信号」を高速,簡便,かつ正確に伝えられるという極めて有用な特徴があります.
電子工学は,この電子の流れを精密に制御する手法を開発し,応用する学問です.
電子の流れを制御することで,あらゆる電気機器の制御が可能になるだけでなく,遠方と情報のやり取りをしたり,
機械に自律的な判断をさせたりすることが可能になりました.
20世紀後半から現在に至るまでの工学的進歩には,電子工学の発展が大きく関わっています.
一方で,電子工学の成果であるトランジスタやLED等の素子は,従来の機械的スイッチや電球と違った性質があり,
正しく使用するには原理を踏まえた知識が必要です.
そこで本講義では,初めて電子工学を学ぶ人を想定し,電子の振る舞いと電子デバイスについて基礎的な解説を行います.
授業の進め方と授業内容・方法:
座学を基本とし,適宜課題を課します.
注意点:
運動の状態を考える上で,物理の力学の知識があること.
電界・磁界についての基礎的な知識があること.
この科目は学習単位科目のため,授業の予習・復習及び演習については自学自習を心がけること.

授業の属性・履修上の区分

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

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
後期
3rdQ
1週 電子工学の概要説明 電子工学を学ぶ意義、応用等について理解する。
2週 電磁界中の電子 電磁界中の電子の振る舞いについて理解し,計算できる.
3週 電磁界中の電子 電磁界中の電子の振る舞いについて理解し,計算できる.
4週 原子中の電子 水素原子を例に,電子の振る舞いを理解している.
5週 固体中の電子 エネルギーバンドを利用して,固体中の電子の振る舞いを理解している.
6週 固体中の電子 エネルギーバンドを利用して,固体中の電子の振る舞いを理解している.
7週 キャリア密度と電気伝導度 キャリア密度と電気伝導度の関係を理解し,計算できる.
8週 中間試験
4thQ
9週 p-n接合 p-n接合の整流作用について,バンド図を用いて説明できる.
10週 バイポーラトランジスタ バイポーラトランジスタの動作について,バンド図を用いて説明できる.
11週 MOSFET MOSFETの動作について,断面図を用いて定性的に説明できる.
12週 集積回路 集積回路の種類と特徴について,定性的に説明できる.
13週 光半導体素子 LED等の光半導体素子について,動作原理と特徴を定性的に説明できる.
14週 学習のまとめ
15週
16週

評価割合

試験課題合計
総合評価割合8020100
基礎的能力000
専門的能力8020100
分野横断的能力000