半導体工学基礎

科目基礎情報

学校	香川高等専門学校	開講年度	令和06年度 (2024年度)
授業科目	半導体工学基礎
科目番号	244163	科目区分	専門 / 選択
授業形態	講義	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	機械電子工学科（2019年度以降入学者）	対象学年	5
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	小林敏志　他，基礎半導体工学，コロナ社，ISBN-4-339-00662-9
担当教員	正箱 信一郎,須崎 嘉文

到達目標

(1)電子の基本性質（電荷量や質量）および原子の電子配置（パウリの排他律等）を説明できる．
(2)エレクトロンボルトの定義を説明し，単位換算等の計算ができる．
(3)エネルギーバンドの形成，フェルミ・ディラックの分布関数を理解し，エネルギーバンド図を説明できる．
(4)金属の電気的性質を説明し，移動度や導電率の計算ができる．
(5)真性半導体と不純物半導体を説明でき，半導体のエネルギーバンド図を説明できる，
(6)pn接合の構造を理解し，エネルギーバンド図を用いて接合の電流‐電圧特性を説明できる．
(7)半導体デバイスの構造と原理について説明できる．

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	電子の基本性質（電荷量や質量）および原子の電子配置（パウリの排他律等）を説明できる．	電子の基本性質（電荷量や質量）および原子の電子配置（パウリの排他律等）を大体説明できる．	電子の基本性質（電荷量や質量）および原子の電子配置（パウリの排他律等）を説明できない．
評価項目2	エレクトロンボルトの定義を説明でき，単位換算等の計算ができる．	エレクトロンボルトの定義を大体説明でき，単位換算等の計算がおおよそできる．	エレクトロンボルトの定義を説明できない．単位換算等の計算ができない．
評価項目3	エネルギーバンドの形成，フェルミ・ディラックの分布関数を理解し，エネルギーバンド図を説明できる．	エネルギーバンドの形成，フェルミ・ディラックの分布関数を大体理解し，エネルギーバンド図をおおよそ説明できる．	エネルギーバンドの形成，フェルミ・ディラックの分布関数を理解できない．エネルギーバンド図を説明できない．
評価項目4	エネルギーバンドの形成，フェルミ・ディラックの分布関数を理解し，エネルギーバンド図を説明できる．	エネルギーバンドの形成，フェルミ・ディラックの分布関数を大体理解し，エネルギーバンド図をおおよそ説明できる．	エネルギーバンドの形成，フェルミ・ディラックの分布関数を理解できない．エネルギーバンド図を説明できない．
評価項目5	金属の電気的性質を説明し，移動度や導電率の計算ができる．	金属の電気的性質をおおよそ説明し，移動度や導電率の計算が大体できる	金属の電気的性質を説明できない．移動度や導電率の計算ができない．
評価項目6	真性半導体と不純物半導体を説明でき，半導体のエネルギーバンド図を説明できる，	真性半導体と不純物半導体を大体説明でき，半導体のエネルギーバンド図を大体説明できる，	真性半導体と不純物半導体を説明できない．半導体のエネルギーバンド図を説明できない，
評価項目7	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．	pn接合の構造を大体理解し，エネルギーバンド図を用いてpn接合の電流‐電圧特性をおおよそ説明できる．	pn接合の構造を理解しない．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ない．
評価項目8	半導体デバイスの構造と原理について説明できる．	半導体デバイスの構造と原理についておおよそ説明できる．	半導体デバイスの構造と原理について説明できない．

教育方法等

概要:

現在の電子工学の中心となる半導体の基礎について解説する．また，半導体の基礎を理解するために半導体デバイスの簡単な構造と原理について解説する．

授業の進め方・方法:

教科書に沿って講義を行う。なかでも基本として重要な箇所の解説を入念に行う．また，半導体に関する基本的な物理量について計算できるように，基本的な式を確認させ演習を行う．また，家庭学習において復習させる．

注意点:

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	電気的性質の基本について説明する．代表的な半導体であるシリコンとその性質について説明する．	電気的性質の基本について説明する．代表的な半導体であるシリコンとその性質について説明できる．
		2週	電界中の電子の運動について解説する．ホール効果について解説する．	電界中の電子の運動について解説する．ホール効果について説明でき、計算できる．
		3週	エネルギー準位、特に真性半導体のエネルギ帯図について解説する．	エネルギー準位、特に真性半導体のエネルギ帯図を描くことができ、特性について説明できる．
		4週	不純物半導体のエネルギー帯図について解説する．	不純物半導体のエネルギー帯図を描くことができ、特性について説明できる．
		5週	電気伝導の概略、および、導体・半導体・絶縁体の区別について解説する。	電気伝導の概略、および、導体・半導体・絶縁体の区別について説明できる。
		6週	分布関数・キャリヤ濃度・状態密度の関係について解説する。	分布関数・キャリヤ濃度・状態密度の関係について説明できる。
		7週	多数キャリヤと少数キャリヤについて解説する．	多数キャリヤと少数キャリヤについて説明できる．
		8週	中間試験
	2ndQ
		9週	非平衡状態のキャリヤおよび再結合について解説する．	非平衡状態のキャリヤおよび再結合についてについて説明できる．
		10週	ｐｎ接合の構造とその場合のエネルギー帯図について解説する．	ｐｎ接合の構造とその場合のエネルギー帯図を描くことができ、特性について説明できる．
		11週	ｐｎ接合の電圧電流特性および降伏現象について解説する．	ｐｎ接合の電圧電流特性および降伏現象について説明できる．
		12週	金属―半導体接触のエネルギー帯図および電気的性質について解説する．	金属―半導体接触のエネルギー帯図を描くことができ、電気的性質について説明できる．
		13週	バイポーラトランジスターの構造、動作原理、記号、出力特性について解説する。	バイポーラトランジスターの構造、動作原理、記号、出力特性について、エネルギー帯図を描いて説明できる．
		14週	MIS構造とエネルギー帯図およびMIS電界効果トランジスタについて解説する。	MIS構造とエネルギー帯図を描くことができ、MIS電界効果トランジスタの動作について説明できる．
		15週	各種半導体デバイスについて解説する。	各種半導体デバイスについて説明できる。
		16週	期末試験

評価割合

	試験	発表	相互評価	態度	ポートフォリオ	その他	合計
総合評価割合	100	0	0	0	0	0	100
知識の基礎的理解	100	0	0	0	0	0	100