電磁界が印加された電子やイオンの運動を定性的・定量的に理解し、真空電子装置に利用されている真空電子工学に関する知識を修得する。またバンド理論をもとに半導体の基礎と応用を学ぶ。
①代表的な真空電子装置の動作原理を理解できる。
②電子放出の複数のメカニズムを理解できる
③半導体の電気伝導及びキャリヤの振る舞いが理解できる。
④ｐｎ接合及び金属―半導体接合が理解できる。
⑤各種半導体デバイスの原理が理解できる。
概要:
電磁界が印加された電子やイオンの運動を定性的・定量的に理解し、真空電子装置に利用されている真空電子工学に関する知識を修得する。またバンド理論をもとに半導体の基礎と応用を学ぶ。
授業の進め方・方法:
パワーポイント及び板書による授業を行う。難解な式はできるだけ省き、物理的な意味などを定性的に理解できるように授業を行う。最先端の電子デバイスおよびその原理などについて解説する。演習問題及び課題はその日のうちに解くことが大切である。
英語導入計画：Technical terms
学習・教育目標 （D－2 材料・バイオ系）1００％
注意点:
・授業中の許可の無い携帯ゲーム機、スマートフォンなどの使用や授業と関係の無い課題に取り組むなどの行為を見つけた場合は、評価割合の授業態度を減点する場合があるので注意すること。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
電界・磁界中の電子の運動（ALのレベル C） |
電界・磁界中の電子の運動について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 2週 |
電子の偏向（ALのレベル C） |
電子の偏向について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 3週 |
電子・イオンの加速（ALのレベル C） |
電子・イオンの加速について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 4週 |
熱電子放出（ALのレベル C） |
熱電子放出について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 5週 |
二次電子放出（ALのレベル C） |
二次電子放出について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 6週 |
光電子放出（ALのレベル C） |
光電子放出について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 7週 |
前期授業の中間まとめ（演習問題の解答提出） |
６割以上の正解率で演習問題を解くことができる。
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| 8週 |
半導体とその種類 元素半導体、化合物半導体、真性半導体、不純物半導体など用語の定義（ALのレベル C） |
半導体とその種類 元素半導体、化合物半導体、真性半導体、不純物半導体など用語の定義について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 2ndQ |
| 9週 |
ボーアの理論、固体のエネルギー帯（ALのレベル C） |
ボーアの理論、固体のエネルギー帯について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 10週 |
結晶内電子の速度と有効質量（ALのレベル C） |
結晶内電子の速度と有効質量について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 11週 |
半導体のキャリヤ フェルミ・ディラックの物理関数、フェルミ準位（ALのレベル C） |
半導体のキャリヤ フェルミ・ディラックの物理関数、フェルミ準位について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 12週 |
外因性半導体のキャリヤ密度とフェルミ準位（ALのレベル C） |
外因性半導体のキャリヤ密度とフェルミ準位について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 13週 |
半導体の電気伝導、ホール効果（ALのレベル C） |
半導体の電気伝導、ホール効果について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 14週 |
前期授業のまとめ（ALのレベル B） |
前期授業内容について復習する。
（教室外学修）講義内容の応用的な演習問題
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| 15週 |
期末試験 |
６割以上の問題について正確に解くことができる。
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| 16週 |
期末試験の解説 |
前期期末試験について復習する。
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
ｐｎ接合の電流電圧特性（ALのレベル C） |
ｐｎ接合の電流電圧特性について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 2週 |
ｐｎ接合容量（ALのレベル C） |
ｐｎ接合容量について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 3週 |
ｐｎ接合の空乏層容量と拡散容量（ALのレベル C） |
ｐｎ接合の空乏層容量と拡散容量について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 4週 |
バイポーラトランジスタの動作原理（ALのレベル C） |
バイポーラトランジスタの動作原理について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 5週 |
バイポーラトランジスタの電流増幅率（ALのレベル C） |
バイポーラトランジスタの電流増幅率について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 6週 |
接合形ＦＥＴの動作原理（ALのレベル C） |
接合形ＦＥＴの動作原理について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 7週 |
中間試験 |
６割以上の問題について正確に解くことができる。
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| 8週 |
接合形ＦＥＴの相互コンダクタンス（ALのレベル C） |
接合形ＦＥＴの相互コンダクタンスについて理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 4thQ |
| 9週 |
金属―半導体接触とショットキー障壁（ALのレベル C） |
金属―半導体接触とショットキー障壁について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 10週 |
金属―半導体接触のオーミック接触（ALのレベル C） |
金属―半導体接触のオーミック接触について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 11週 |
ＭＩＳ ＦＥＴ構造ゲートの動作と反転層の解析（ALのレベル C） |
ＭＩＳ ＦＥＴ構造ゲートの動作と反転層の解析について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 12週 |
光導電効果と光起電力効果（ALのレベル C） |
光導電効果と光起電力効果について理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 13週 |
発光デバイス（ALのレベル C） |
発光デバイスについて理解する。
（教室外学修）講義内容の基礎的な演習問題
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| 14週 |
後期授業のまとめ（ALのレベル B） |
前期授業内容について復習する。
（教室外学修）講義内容の応用的な演習問題
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| 15週 |
期末試験 |
６割以上の問題について正確に解くことができる。
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| 16週 |
期末試験の解説 |
後期期末試験について復習する。
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| 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 | |