電子工学

科目基礎情報

学校 阿南工業高等専門学校 開講年度 平成31年度 (2019年度)
授業科目 電子工学
科目番号 1313D01 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 1
開設学科 電気コース 対象学年 3
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 必要に応じてプリント等を配布する。
担当教員 中村 厚信

到達目標

1.一様電場中の電子の運動に関する計算をすることができる。
2.一様磁場中の電子の運動に関する計算をすることができる。
3.移動度、電気伝導度、電気抵抗に関する計算をすることができる。
4.ホール係数等の値から半導体の型やキャリア密度に関する計算をすることができる。

ルーブリック

理想的な到達レベル(優)標準的な到達レベル(良)最低限の到達レベル(可)
到達目標1一様電場中の電子の運動について微分方程式を立てて、解くことができる。一様電場中の電子の運動が等加速度運動であることを説明できる。一様電場中の電子の運動が等加速度運動であることがわかる。
到達目標2一様磁場中の電子の運動について微分方程式を立てて、解くことができる。一様磁場中の電子の運動が円運動であることを説明できる。一様磁場中の電子の運動が円運動であることがわかる。
到達目標3移動度、電気伝導度、電気抵抗の関係式を導くことができ、値を求めることができる。移動度、電気伝導度、電気抵抗の値を求めることができる。移動度、電気伝導度、電気抵抗の関係がわかる。
到達目標4ホール効果について説明でき、関係式を導くことができる。ホール効果に関する計算をすることができる。ホール効果の現象がわかる。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
 電子は電荷と磁気モーメントを持つ粒子であり、それぞれ電場と磁場による力(ローレンツ力)を受ける。本講義では、一様な電場・磁場中における電子の運動を、微分方程式を解くことにより理解する。この方法は、電気回路や振動場中での共鳴現象にも応用でき、電子工学を学ぶ上で非常に重要である。
授業の進め方と授業内容・方法:
 電磁場中の電子の運動について学んだ後、導電材料や半導体の基礎的事項についても学習する。学習内容を説明した後、演習問題を解く。理解度を測るために頻繁に小テストを行う予定である。
【授業時間30時間】
注意点:
 電磁場中の電子の運動については、物理の授業で用いた教科書を使用する。また、数値を用いた計算を行うので、関数電卓を用意すること。

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
後期
1週 運動方程式 運動方程式を立てて、解くことができる。
2週 一定の力が働く物体の運動 一定の力が働く場合は、等加速度運動となることが理解できる。
3週 1階微分方程式の計算 定係数1階微分方程式を解くことができる。
4週 一様電場中の電子の運動 平行平板間の電子の運動に関する計算をすることができる。
5週 2階微分方程式の計算 定係数2階微分方程式を解くことができる。
6週 電気回路への応用 LCR直列回路に関する計算ができる。
7週 単振動への応用 単振動に関する計算ができる。
8週 中間試験
9週 2変数の微分方程式の計算 2変数の連立1階偏微分方程式を解くことができる。
10週 一様磁場中の電子の運動 一様磁場中の電子の運動(サイクロトロン運動)に関する計算をすることができる。
11週 物質中の電子の運動 物質中では、電子は散乱を受けながら運動することが理解できる。
12週 移動度、電気伝導度、電気抵抗 移動度、電気伝導度、電気抵抗に関する計算をすることができる。
13週 ホール効果 ホール効果に関する計算をすることができる。
14週 バンド理論 金属・半導体・絶縁体の違いを、バンド理論と関連づけて説明できる。
15週 真性半導体の電気伝導 真性半導体では、電子と正孔がキャリアになることが理解できる。
16週 期末試験返却

評価割合

定期試験小テストポートフォリオ発表その他合計
総合評価割合60103000100
基礎的能力4010200070
専門的能力200100030
分野横断的能力000000