到達目標
１．ｐ形半導体とｎ形半導体を理解し、説明できる。
２．半導体中のキャリアの振る舞いを理解し、説明できる。
３．キャリヤ密度を計算できる。
４．エネルギー帯構造の概念を理解し、説明できる
５．ｐｎ接合の特性を理解し、説明できる。
６．バイポーラトランジスタの構造を理解し、説明できる。
７．バイポーラトランジスタの動作について解析ができる。
８．MOS構造について説明できる。
９．MOS構造の解析ができる。
１０．MOSトランジスタの構造について説明できる。
１１．MOSトランジスタの動作について解析ができる。
１２．デバイス製作のプロセスを理解し、説明できる。
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 |
| 到達目標
項目 1～5 | pn接合について理解し説明できる | 基本的なpn接合について理解し説明できる | 基本的なpn接合について理解し説明できない |
| 到達目標
項目 6, 7 | バイポーラトランジスタを理解し説明できる | 基本的なバイポーラトランジスタを理解し説明できる | 基本的なバイポーラトランジスタを理解し説明できない |
| 到達目標
項目 8～12 | MOSトランジスタを理解し説明できる | 基本的なMOSトランジスタを理解し説明できる | 基本的なMOSトランジスタを理解し説明できない |
学科の到達目標項目との関係
本科学習目標 1
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本科学習目標 2
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本科学習目標 3
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創造工学プログラム A1
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創造工学プログラム B1専門(電気電子工学&情報工学)
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教育方法等
概要:
電子デバイスは現在の情報化社会を支えるハードウェアの最も基礎的な学問分野である。授業では電子デバイスの動作原理の基本を学び、基礎学力を身に付ける。そして，デバイス解析の手法を学び、課題解決に必要な能力を養う。
授業の進め方・方法:
教科書に沿って進め、ｐｎ接合・キャリア・バイポーラトランジスタ・MOSFETについて学ぶ。
【事前事後学習など】到達目標確認のための演習課題を与える。
【関連科目】電磁気学Ｉ、II，電子回路Ｉ、II，数学
【MCC対応】Ⅴ-C-2電磁気，Ⅴ-C-4電子工学，Ⅴ-C-5電力
注意点:
教科書の問題や与えられた演習課題をすべて解いておく。
数学（特に微分や積分）の基礎知識を理解している必要がある。
【評価方法・評価基準】成績の評価基準として60点以上を合格とする。
前期末評価：中間試験（４０％）、期末試験（４０％）、課題（２０％）
後期末評価：中間試験（４０％）、期末試験（４０％）、課題（２０％）
学年末評価：前期末評価（５０％）と後期末評価（５０％）
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 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
半導体について |
半導体の特徴を説明できる
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| 2週 |
エネルギー帯の考え方（１） |
ｎ形とｐ形を説明できる
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| 3週 |
エネルギー帯の考え方（２） |
水素原子モデルを説明できる
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| 4週 |
キャリアの分布（１） |
キャリアの分布と存在確率を説明できる
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| 5週 |
キャリアの分布（２） |
キャリアの分布を導出できる
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| 6週 |
キャリアの分布（３） |
キャリア密度の変化を説明できる
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| 7週 |
キャリアの運動（１） |
ホール効果を説明できる
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| 8週 |
キャリアの運動（２） |
拡散電流について説明できる
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| 2ndQ |
| 9週 |
キャリアの運動（３） |
拡散方程式について説明できる
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| 10週 |
キャリアの運動（４） |
キャリアの振る舞いについて説明できる
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| 11週 |
ｐｎ接合（１） |
エネルギーバンド図を用いてｐｎ接合を説明できる
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| 12週 |
ｐｎ接合（２） |
ｐｎ接合の電圧‐電流特性を説明できる
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| 13週 |
ｐｎ接合（３） |
ｐｎ接合の接合容量を説明できる
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| 14週 |
ｐｎ接合（４） |
ダイオードの降伏減少を説明できる
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| 15週 |
前期復習 |
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| 16週 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
電子デバイス演習（１） |
半導体に関する基本的な計算ができる
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| 2週 |
ショットキーダイオード |
エネルギーバンド図を用いてショットキーダイオードを説明できる
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| 3週 |
発光ダイオードとレーザーダイオード |
種々のダイオードを説明できる
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| 4週 |
バイポーラトランジスタ（１） |
エネルギーバンド図を用いてバイポーラトランジスタを説明できる
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| 5週 |
バイポーラトランジスタ（２） |
増幅率を説明できる
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| 6週 |
バイポーラトランジスタ（３） |
静特性を説明できる
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| 7週 |
バイポーラトランジスタ（４） |
バイポーラトランジスタの基本的な計算ができる
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| 8週 |
MOSデバイス（１） |
エネルギーバンド図を用いてMOS構造を説明できる
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| 4thQ |
| 9週 |
MOSデバイス（２） |
印加電圧に対するMOS構造の変化を説明できる
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| 10週 |
MOSデバイス（３） |
MOS構造の静電容量を説明できる
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| 11週 |
MOSデバイス（４） |
MOSFETの動作を説明できる
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| 12週 |
MOSデバイス（５） |
MOSデバイスの電圧‐電流特性を説明できる
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| 13週 |
その他のFET |
その他のFETについて説明できる
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| 14週 |
集積回路 |
集積回路の分類を説明できる
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| 15週 |
後期復習 |
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| 16週 |
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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 | 電磁気 | ガウスの法則を説明でき、電界の計算に用いることができる。 | 4 | |
| 静電容量を説明でき、平行平板コンデンサ等の静電容量を計算できる。 | 4 | |
| 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 | |
| 電力 | 半導体電力変換装置の原理と働きについて説明できる。 | 4 | |
評価割合
| 試験 | 課題 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 80 | 20 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 |