到達目標
１．半導体中のキャリア濃度を導出できる。
２． ホール効果の説明および、P型、N型の判定ができる。
３． drift-diffusion modelによるキャリア輸送機構を説明できる。
４．ダイオードの整流作用をエネルギーバンド図を用いて説明できる。
５．トランジスタの増幅特性と基本特性を説明できる。
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 | 半導体のエネルギーバンド図が説明でき、キャリア濃度を導出できる。 | 半導体中のキャリア濃度を導出できる。 | 半導体中のキャリア濃度について説明できる。 |
| 到達目標2 | ホール効果について説明でき、P型、N型の判定ができ、キャリア密度および移動度が計算できる。 | ホール効果について説明でき、P型、N型の判定ができる。 | ホール効果について説明できる。 |
| 到達目標3 | drift-diffusion modelによるキャリア輸送機構が説明でき、少数キャリアの連続の方程式を導出できる。 | drift-diffusion modelによるキャリア輸送機構を説明できる | キャリア輸送機構を説明できる。 |
| 到達目標4 | ダイオードの整流作用をエネルギーバンド図を用いて説明でき、整流特性を導出できる。 | ダイオードの整流作用をエネルギーバンド図を用いて説明できる。 | ダイオードの整流作用を説明できる。 |
| 到達目標5 | トランジスタの増幅特性と基本特性をエネルギーバンド図を用いて説明できる。 | トランジスタの増幅特性と基本特性を説明できる。 | トランジスタの基本特性を説明できる。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
半導体の基本的性質およびキャリア輸送についてバンド理論を用いて学習し、代表的な半導体デバイスであるPN接合ダイオードおよびバイポーラトランジスタの構造・特性・動作原理について理解することを目的とする。
授業の進め方・方法:
講義形式を中心に授業を進める。
この科目は学修単位のため、事前・事後学習としてレポート等を実施する。
【授業時間３０時間＋自学自習時間６０時間】
注意点:
基本的な電気磁気学を理解し、結晶の性質およびバンド理論について予習・復習しておくことが望ましい。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
半導体の性質とバンド理論 |
半導体の基本的性質を説明できる
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| 2週 |
半導体の性質とバンド理論 |
バンド理論について説明できる
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| 3週 |
キャリア濃度と温度変化 |
真性半導体のキャリア濃度を導出できる
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| 4週 |
キャリア濃度と温度変化 |
不純物半導体のキャリア濃度の温度依存性を説明できる
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| 5週 |
半導体の磁気効果 |
ホール効果法を説明でき、各種パラメータを求めることができる
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| 6週 |
キャリアの輸送機構 |
drift-diffusion modelによるキャリア輸送機構が説明できる。
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| 7週 |
キャリアの輸送機構 |
少数キャリアの連続の方程式を導出できる。
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| 8週 |
中間試験 |
中間試験
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| 4thQ |
| 9週 |
ダイオードの整流特性 |
PN接合ダイオードの整流特性をエネルギーバンド図を用いて説明できる。
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| 10週 |
ダイオードの整流特性 |
PN接合ダイオードの電圧-電流特性を導出できる。
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| 11週 |
ダイオードの整流特性 |
太陽電池の動作原理を説明できる
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| 12週 |
ダイオードの整流特性 |
ショットキーダイオードの整流特性をエネルギーバンド図を用いて説明できる。
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| 13週 |
トランジスタの増幅特性 |
バイポーラトランジスタの動作原理を説明できる。
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| 14週 |
トランジスタの増幅特性 |
ユニポーラトランジスタの動作原理を説明できる。
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| 15週 |
トランジスタの増幅特性 |
トランジスタの増幅、各種基本特性を説明できる。
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| 16週 |
期末試験 |
期末試験
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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 | 半導体のエネルギーバンド図を説明できる。 | 4 | 後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。 | 4 | 後9 |
| 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 | 後13 |
| 電界効果トランジスタの構造と動作を説明できる。 | 4 | 後14 |
評価割合
| 定期試験 | 小テスト | ポートフォリオ | 発表・取り組み姿勢 | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 60 | 10 | 30 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 20 | 0 | 10 | 0 | 0 | 30 |
| 専門的能力 | 40 | 10 | 20 | 0 | 0 | 70 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |