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．キャリアの振る舞いを考慮して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2 | キャリアの振る舞いを考慮して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 | キャリアの振る舞いを考慮して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、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 | 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
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 |
半導体の基礎 |
半導体の基本的性質を説明できる
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| 2週 |
半導体の基礎 |
エネルギーバンド理論について説明できる
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| 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
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| 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
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| 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
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| 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
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| 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
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| 8週 |
前半振り返り |
前半振り返り
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| 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
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| 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
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| 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
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| 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
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| 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
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| 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
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| 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
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| 16週 |
後半振り返り |
後半振り返り
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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 | 結晶、エネルギーバンドの形成、フェルミ・ディラック分布を理解し、金属と絶縁体のエネルギーバンド図を説明できる。 | 4 | 後12 |
| 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 |
評価割合
| 中間・期末試験 | 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 | 0 | 70 | 30 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 20 | 10 | 0 | 0 | 30 |
| 専門的能力 | 0 | 50 | 20 | 0 | 0 | 70 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |