半導体電子工学

科目基礎情報

学校 阿南工業高等専門学校 開講年度 令和05年度 (2023年度)
授業科目 半導体電子工学
科目番号 1314D11 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 電気コース 対象学年 4
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 電子デバイス工学 (森北出版)
担当教員 藤原 健志

到達目標

1.半導体中のキャリア密度の理論式を導出できる
2.drift-diffusion modelにより半導体の電気伝導を説明できる
3.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
4.トランジスタの動作原理をエネルギーバンド図を用いて説明できる

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半導体中のキャリア密度についてエネルギーバンド図を用いて説明でき、理論式を導出できる半導体中のキャリア密度について説明でき、理論式を導出できる半導体中のキャリア密度について説明できる
到達目標2drift-diffusion modelにより半導体の電気伝導を説明でき、少数キャリアの連続の式を導出できるdrift-diffusion modelにより半導体の電気伝導を説明できる半導体の電気伝導を説明できる
到達目標4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、整流特性を導出できる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ダイオードの整流特性を説明できる
到達目標5トランジスタの動作原理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動作原理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エネルギーバンドモデルを用いて学習し、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

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
後期
3rdQ
1週 半導体の基礎 半導体の基本的性質を説明できる
2週 半導体の基礎 エネルギーバンド理論について説明できる
3週 半導体中のキャリア密度 半導体のキャリア密度の理論式を導出できる
4週 半導体中のキャリア密度 キャリア密度の温度依存性を説明できる
5週 半導体中の電気伝導 drift-diffusion modelによる電気伝導を説明できる
6週 半導体中の電気伝導 drift-diffusion modelによる電気伝導を説明できる
7週 半導体中の電気伝導 少数キャリアの連続の式を導出できる
8週 前半振り返り 前半振り返り
4thQ
9週 pn接合ダイオード 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
10週 pn接合ダイオード pn接合に関する諸量を計算できる
11週 pn接合ダイオード pn接合ダイオードの電流-電圧特性を導出できる
12週 金属と半導体の接合による整流特性 ショットキー接合の整流特性をエネルギーバンド図を用いて説明できる
13週 バイポーラトランジスタ バイポーラトランジスタの動作原理をエネルギーバンド図を用いて説明できる
14週 バイポーラトランジスタ バイポーラトランジスタの動作に関わる諸量を計算できる
15週 バイポーラトランジスタ バイポーラトランジスタの周波数特性を説明できる
16週 後半振り返り 後半振り返り

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

中間・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0703000100
基礎的能力020100030
専門的能力050200070
分野横断的能力000000