電子工学Ⅰ

科目基礎情報

学校	和歌山工業高等専門学校	開講年度	2017
授業科目	電子工学Ⅰ
科目番号	0013	科目区分	専門 / 必修
授業形態	授業	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	電気情報工学科	対象学年	4
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	[教科書] 宮入圭一，橋本佳男「やさしい電子物性」森北出版 / 配布資料　　　 [参考書] 岩本光正「よくわかる電気電子」オーム社，梶川浩太郎「電子物性」培風館
担当教員	直井 弘之

到達目標

１． 電子や原子等の基本的性質を説明し、それらの性質を金属、半導体、絶縁体、誘電体、磁性体の物性の理解に適用できる。
２． 金属、半導体、絶縁体、誘電体、磁性体の基本的性質を説明できる。

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
評価項目１	電子や原子等の基本的性質を説明し、それらの性質を金属、半導体、絶縁体、誘電体、磁性体の物性の理解に適用できている。	電子や原子等の基本的性質を説明し、それらの性質を金属、半導体、絶縁体、誘電体、磁性体の物性の理解に限定的に適用できている。	電子や原子等の基本的性質を充分に説明できず、それらの性質を金属、半導体、絶縁体、誘電体、磁性体の物性の理解に全く適用できていない。
評価項目２	金属、半導体、絶縁体、誘電体、磁性体の基本的性質を説明できている。	金属、半導体、絶縁体、誘電体、磁性体の基本的性質を限定的に説明できている。	金属、半導体、絶縁体、誘電体、磁性体の基本的性質を全く説明できていない。

教育方法等

概要:

半導体デバイスを中心とした各種のデバイスの動作・特性の理解のために必要となる基本的な電子物性について学習する。

授業の進め方・方法:

講義とともに適宜課題を実施する。適宜プリントで補足しながら教科書に沿って説明する。

注意点:

本科目は学修単位であり、授業の進み方が速いことから、下記に注意すること。
事前学習： 　教科書や参考書を用いて予習し、授業範囲の中の専門用語の意味を理解した上で、その範囲に書かれている内容の概要を説明できるようにしておくこと。
事後学習：　毎授業後に復習することにより学習した内容を正しく理解し、次の授業や定期的に出される課題および定期試験に備えていくこと。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	オリエンテーション（電子工学と物質科学、電子のはたらき）	電子のはたらきの重要性および電子工学の発展の歴史の概要を説明できる。
		2週	原子の発光、光の粒子性、電子の波動性	原子が発光する機構、光の粒子性、電子の波動性について説明できる。
		3週	シュレーディンガーの波動方程式	電子の波動関数が与えられたときに、電子の運動エネルギーと力学的エネルギー、電子の存在確率を計算できる。
		4週	原子軌道	定常状態の電子を記述する時間に依存しない波動方程式および原子の中の電子軌道について、それらの概要を説明できる。
		5週	原子の結合と結晶	価電子が原子の化学的性質を決めること、原子間の結合の種類および代表的な結晶構造について説明できる。
		6週	固体結晶中の電子	電子のエネルギー帯（許容帯・禁制帯）ができる機構の概要をクローニッヒペニーのモデルを用いて説明できる。
		7週	粒子統計	マクスウェル-ボルツマン統計、フェルミ-ディラック統計、ボーズ-アインシュタイン統計を区別し、それぞれの統計に従う粒子を説明できる。
		8週	格子振動と熱	フォノンの概念を説明でき、フォノンの光学様式と音響様式を区別できる。
	2ndQ
		9週	金属の電気的性質	熱平衡時と電界が印加された場合の電子の波数分布の変化および電子のドリフトの概念、移動度の概念、移動度と導電率の関係を説明できる。
		10週	半導体の導電現象	半導体の導電率の温度変化の機構を説明できる。またn型・p型ができる機構とフェルミレベルの位置関係を説明できる。
		11週	電子の群速度・有効質量、半導体のキャリア密度とnp積	電子の群速度・有効質量の概念および半導体のキャリア密度の計算法を説明できる。
		12週	半導体における諸効果	半導体におけるホール効果・熱電効果・光導電効果の内容を説明できる。
		13週	電子放出	熱電子・光電子放出，電界放出，二次電子放出の内容を説明できる。
		14週	誘電体	常誘電体と強誘電体との違いを定性的に説明できる。分極の種類と関連付けて、誘電率と印加電圧の周波数との関係を説明できる。絶縁破壊の概要を説明できる。
		15週	磁性・超伝導	磁性の起源について定性的に説明できる。磁性の種類の違いについて、また超電導現象とマイスナー効果についてそれぞれ現象論的に説明できる。
		16週

評価割合

	試験	課題	合計
総合評価割合	60	40	100
基礎的能力	0	0	0
専門的能力	60	40	100