到達目標
以下の項目を目標とする。
①半導体の基礎となる電子物性について理解・説明ができる
②半導体のエネルギーバンド、半導体中のキャリアの伝導機構を理解・説明ができる
③半導体デバイスの基礎となるPN 接合に関する特性について理解・説明ができる
岐阜高専ディプロマポリシー：（D）専門分野
ルーブリック
| 理想的な到達レベル（優）の目安 | 標準的な到達レベル（良）の目安 | 未到達レベル（不可）の目安 |
| 評価項目１ | 半導体の基礎となる電子物性について理解し、電子物性の基礎に関する問題を8割以上解くことができる。 | 半導体の基礎となる電子物性について理解し、電子物性の基礎に関する問題を7割以上解くことができる。 | 半導体の基礎となる電子物性についてよく理解していない。電子物性の基礎に関する問題を6割未満しか解くことができない。 |
| 評価項目２ | 半導体のエネルギーバンド、半導体中のキャリアの伝導機構について理解し、その項目の問題を8割以上解くことができる。 | 半導体のエネルギーバンド、半導体中のキャリアの伝導機構について理解し、その項目の問題を7割以上解くことができる。 | 半導体のエネルギーバンド、半導体中のキャリアの伝導機構についてよく理解していない。その項目の問題を6割未満しか解くことができない。 |
| 評価項目３ | 半導体デバイスの基礎となるPN 接合に関する特性について理解し、PN 接合に関する問題を8割以上解くことができる。 | 半導体デバイスの基礎となるPN 接合に関する特性について理解し、PN 接合に関する問題を7割以上解くことができる。 | 半導体デバイスの基礎となるPN 接合に関する特性についてよく理解していない。PN 接合に関する問題を6割未満しか解くことができない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
IoTやAI, ビッグデータの活用が叫ばれる２１世紀の高度情報化社会は、マイクロプロセッサと半導体メモリ等の集積回路がハードウェアの根幹をなし、多くの情報が伝送され、その上で各種プログラムが膨大な情報を処理することにより成り立っている。これまで学んできた電気･電子関連科目の知識を基に、エネルギーバンドの概念を導入して半導体物性を学ぶとともに、集積回路の基礎となる半導体デバイスの動作原理を学習し、電子回路設計や半導体工学に応用する基礎知識を習得する。
※実務との関係
この科目は、企業にて光学測定や物性測定技術の研究開発を行ってきた教員が、その経験を活かし、半導体の物性やそれを利用したデバイスについて講義形式で授業を行うものである。
授業の進め方・方法:
授業は、教科書と配布プリント、板書を中心に行う。配布する演習問題は宿題にするので、授業の復習を兼ねて必ず自分で解いて期日（2週間後）までに提出すること。
（事前準備の学習）電気磁気学Ⅰ、電気磁気学Ⅱの復習をしておくこと。
英語導入計画：Technical terms：専門用語の英語表記を教える。
注意点:
各自学習ノートを充実させること。また指定された学内ファイルサーバ（LMS）に講義資料や演習課題を置くので参考にすること。なお、成績評価には教室外学修（課題レポートなど）の内容も含まれる。
“授業の内容を確実に身につけるために、予習・復習、演習問題レポートに取り組むことが必須である。”
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 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
半導体とは何か |
半導体の基礎を理解する
（授業外学習・事前）教科書１章の１予習（約１時間）
（授業外学習・事後）配布資料の復習（約３時間）
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| 2週 |
半導体の物性の基礎Ⅰ（光の粒子性と波動性） |
光の性質について理解する
（授業外学習・事前）配布資料の予習（約１時間）
（授業外学習・事後）配布資料の復習、課題問題を解く（約３時間）
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| 3週 |
半導体の物性の基礎Ⅱ（電子とその性質）
（ALのレベルC） |
電子とその性質について理解する
（授業外学習・事前）配布資料の予習（約１時間）
（授業外学習・事後）配布資料の復習、課題問題を解く（約３時間）
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| 4週 |
半導体の物性の基礎Ⅲ（水素スペクトルと原子構造） |
水素スペクトルと原子構造について理解する
（授業外学習・事前）配布資料の予習（約１時間）
（授業外学習・事後）配布資料の復習、課題問題を解く（約３時間）
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| 5週 |
半導体の物性の基礎Ⅳ（結晶構造）
（ALのレベルC） |
各種結晶構造について理解する
（授業外学習・事前）配布資料の予習（約１時間）
（授業外学習・事後）配布資料の復習、課題問題を解く（約３時間）
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| 6週 |
半導体の物性の基礎Ⅴ（エネルギーバンド） |
エネルギーバンドについて理解する
（授業外学習・事前）教科書１章の１復習と配布資料の予習（約１時間）
（授業外学習・事後）配布資料の復習、課題問題を解く（約３時間）
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| 7週 |
半導体の物性の基礎ⅤI（エネルギーバンド）
（ALのレベルC） |
エネルギーバンド構造について理解する
（授業外学習・事前）配布資料の予習（約１時間）
（授業外学習・事後）配布資料の復習、課題問題を解く（約３時間）
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| 8週 |
中間試験
（半導体の物性の基礎のまとめ） |
（授業外学習・事前）半導体物性の基礎に関する演習・試験勉強（約4時間）
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| 2ndQ |
| 9週 |
シリコン基板中における電子輸送Ⅰ |
シリコン基板中の電子の移動について理解する
（授業外学習・事前）教科書１章の２（前半）予習（約１時間）
（授業外学習・事後）配布資料の復習、課題問題を解く（約３時間）
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| 10週 |
シリコン基板中における電子輸送Ⅱ
（ALのレベルC） |
シリコン基板中の電子輸送について理解する
（授業外学習・事前）教科書１章の２（後半）予習（約１時間）
（授業外学習・事後）配布資料の復習、課題問題を解く（約３時間）
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| 11週 |
ＰＮ接合とは何か |
ＰＮ接合について理解する
（授業外学習・事前）教科書２章の１（前半）予習（約１時間）
（授業外学習・事後）配布資料の復習、課題問題を解く（約３時間）
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| 12週 |
ＰＮ接合の電流電圧特性Ⅰ |
ＰＮ接合の電流電圧特性について理解する
（授業外学習・事前）教科書２章の１（後半）予習（約１時間）
（授業外学習・事後）配布資料の復習、課題問題を解く（約３時間）
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| 13週 |
ＰＮ接合の電流電圧特性Ⅱ
（ALのレベルC） |
ＰＮ接合の電流電圧特性について理解する
（授業外学習・事前）教科書２章の２（前半）予習（約１時間）
（授業外学習・事後）配布資料の復習、課題問題を解く（約３時間）
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| 14週 |
ＰＮ接合の電気容量と破壊現象 |
ＰＮ接合の電気容量、破壊現象について理解する
（授業外学習・事前）教科書２章の２（後半）（約１時間）
（授業外学習・事後）配布資料の復習、課題問題を解く（約３時間）
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| 15週 |
期末試験 |
ー
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| 16週 |
ＰＮ接合のまとめ |
PN接合に関する技術について理解する
（授業外学習・事前）教科書２章の総復習（約１時間）
（授業外学習・事後）配布資料の総復習、課題問題を解く（約３時間）
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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 | 電子の電荷量や質量などの基本性質を説明できる。 | 3 | |
| 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。 | 2 | |
| 原子の構造を説明できる。 | 3 | |
| パウリの排他律を理解し、原子の電子配置を説明できる。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 真性半導体と不純物半導体を説明できる。 | 2 | |
| 半導体のエネルギーバンド図を説明できる。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 電界効果トランジスタの構造と動作を説明できる。 | 2 | |
評価割合
| 中間試験（40%） | 期末試験（40%） | 課題レポート（20%） | 合計 |
| 総合評価割合 | 100 | 100 | 50 | 250 |
| 得点（学年） | 100 | 100 | 50 | 250 |