電子物性工学

科目基礎情報

学校	東京工業高等専門学校	開講年度	平成31年度 (2019年度)
授業科目	電子物性工学
科目番号	0193	科目区分	専門 / 選択
授業形態	授業	単位の種別と単位数	履修単位: 1
開設学科	電気工学科	対象学年	5
開設期	後期	週時間数	2
教科書/教材	配付プリント
担当教員	玉田 耕治

到達目標

　物性工学は新機能デバイスや新製品開発において極めて重要な分野である。電子デバイス動作の基礎となる固体内での電子の振る舞いを学ぶ。一昨年度カリキュラムが一斉に変更になり、過渡的な状況であるので、電子物性に加えて電子デバイスの基礎的な内容も盛り込む。

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(可)	未到達レベルの目安
評価項目1	半導体中の電子の振る舞いを理解し電気伝導機構を正しく説明することが出来る。	半導体中の電子の振る舞いを理解し電気伝導機構を正しく理解することができる。	半導体中の電子の振る舞いを理解し電気伝導機構を概ね理解することができる。	半導体中の電子の振る舞いを理解し、電気伝導機構を理解することができない。
評価項目2	種々の物性効果を理解し半導体評価について正しく説明することができる。	種々の物性効果を理解し半導体評価について正しく理解することができる。	種々の物性効果を理解し半導体評価について概ね理解することができる。	種々の物性効果を理解し、半導体評価について理解することができない。
評価項目3	電子物性に基づくデバイスの機能を正しく説明することができる。	電子物性に基づくデバイスの機能を正しく理解することができる。	電子物性に基づくデバイスの機能を概ね理解することができる。	電子物性に基づくデバイスの機能を理解することができない。

学科の到達目標項目との関係

JABEE (d)

教育方法等

概要:

　物性工学は新機能デバイスや新製品開発において極めて重要な分野である。電子デバイス動作の基礎となる固体内での電子の振る舞いを学ぶ。一昨年度カリキュラムが一斉に変更になり、過渡的な状況であるので、電子物性に加えて電子デバイスの基礎的な内容も盛り込む。

授業の進め方・方法:

　本学科のカリキュラムは情報・通信、電子物性・デバイス、エネルギー・制御の３分野で構成されており、本科目は電子物性・デバイス分野に位置している。電子物性の基礎的な科目を理解した上で、固体内の電子の振る舞いを学ぶ。

注意点:

電磁気学，応用物理，電子物性の基礎的な事項を理解して受講すること。
教科書は指定しないものの、半導体工学（コロナ社，渡辺英夫著）を参考書として推薦する。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
後期
	3rdQ
		1週	ガイダンスおよびイントロダクション	授業の進め方および評価方法を理解する
		2週	真空の電子 粒子としての電子，電子の波動性	真空中の電子の振る舞いを理解する
		3週	固体中の電子 原子のエネルギー準位，固体中の価電子の振る舞い	固体中の電子の振る舞いを理解する
		4週	電気伝導度と伝導体の種類 電気伝導のメカニズム，絶縁体，半導体，移動度	バンド理論と伝道機構を理解する
		5週	半導体中のキャリア濃度 フェルミ準位，真性半導体，不純物半導体，ホール効果	半導体中のキャリア濃度を理解する
		6週	pn接合の電気的特性 pn接合の物理，pn接合を流れる電流，逆方向飽和電流	pn接合およびpn接合面における電流特性を理解する
		7週	バイポーラトランジスタ１ 基本構造，トランジスタの作用，電気的特性	バイポーラトランジスタの基本構造と動作原理を理解する
		8週	バイポーラトランジスタ２ 基本構造，トランジスタの作用，電気的特性	バイポーラトランジスタの基本構造と動作原理を理解する
	4thQ
		9週	電界効果トランジスタ１ 基本構造，動作メカニズム，電気的特性	電界効果トランジスタの基本構造と動作原理を理解する
		10週	電界効果トランジスタ２ 基本構造，動作メカニズム，電気的特性	電界効果トランジスタの基本構造と動作原理を理解する
		11週	集積回路 集積回路の意義，回路素子の実現方法，具体例	集積回路の意義と実現方法を理解する
		12週	オプトエレクトロニクス１ 化合物半導体，光・電気変換素子，電気・光変換素子	オプトエレクトロニクス素子の構造と動作原理を理解する
		13週	オプトエレクトロニクス２ 化合物半導体，光・電気変換素子，電気・光変換素子	オプトエレクトロニクス素子の構造と動作原理を理解する
		14週	プロセス技術 プレーナプロセスの特徴，前工程，後工程，周辺技術	プレーナプロセスの特徴と工程を理解する
		15週	後期末試験	100点満点の試験において60点以上の理解ができる
		16週	試験返却および解説 総まとめ	試験内容の不明な点を理解する

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
				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
				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
				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
				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
				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
				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。	4
				電界効果トランジスタの構造と動作を説明できる。	4

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	100	0	0	0	0	0	100
基礎的能力	60	0	0	0	0	0	60
専門的能力	20	0	0	0	0	0	20
分野横断的能力	20	0	0	0	0	0	20