到達目標
1.半導体の特徴とエネルギーバンド図を説明できる。
2.真性半導体と不純物半導体を説明できる。
3.n形とp形半導体内のキャリア濃度を説明できる。
4.拡散電流とドリフト電流を説明できる。
5.キャリアの発生と再結合を説明できる。
6.pn接合の構造を理解し、エネルギーバンド図を用いてpn接合の電流―電圧特性を説明できる。
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 |
半導体の特徴とエネルギーバンド図を説明できる。 | 半導体の特徴とエネルギーバンド図を説明でき、形成理由も説明できる。 | 半導体の特徴とエネルギーバンド図を説明できる。 | 半導体の特徴とエネルギーバンド図を説明できない。 |
真性半導体と不純物半導体を説明できる。 | エネルギーバンド図を用いて真性半導体と不純物半導体を説明できる。 | 真性半導体と不純物半導体を説明できる。 | 金属と半導体の電真性半導体と不純物半導体を説明できない。 |
n形とp形半導体内のキャリア濃度を説明できる。 | n形とp形半導体内のキャリア濃度をフェルミエネルギーをもとに説明できる。 | n形とp形半導体内のキャリア濃度を説明できる。 | n形とp形半導体内のキャリア濃度を説明できない。 |
拡散電流とドリフト電流を説明できる。 | 拡散電流とドリフト電流を関係式を用いて説明できる。 | 拡散電流とドリフト電流を説明できる。 | 拡散電流とドリフト電流を説明できない。 |
キャリアの発生と再結合を説明できる。 | キャリアの発生と再結合を説明でき、拡散距離と寿命の関係式を導ける。 | キャリアの発生と再結合を説明できる。 | キャリアの発生と再結合を説明できない。 |
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接合の構造を理解し、ポアソンの方程式からエネルギーバンド図を描き、pn接合の電流―電圧特性を説明できる。 | 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接合の構造を理解できず、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。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
この科目は企業でLEDや有機EL等の開発を担当していた教員が、その経験を活かし、半導体の基礎物性やpn接合ダイオードの原理等について講義形式で授業を行うものである。半導体物性に関する基礎知識を一通り説明した後、それらの理解をもとに半導体素子の基本であるpn接合ダイオードの原理と動作を解説する。
授業の進め方・方法:
教科書に沿って現象を物理的に理解できるようにポイントを板書で説明する。学生に質問し、理解度を確認しつつ進める。現実的なスケール感を得るために演習問題を利用する。
注意点:
電気主任技術者関連科目である。授業中、先生からの一方通行ではなく、なぜそうなるのか等、物理現象を自分で考える習慣を付け、必要なら質問をし、自分に取り込んだ形で講義を聴くように、意識的に努力すること。復習は欠かさないようにすること。
授業計画
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
ガイダンス、半導体材料と電気伝導度 |
1
|
2週 |
半導体のエネルギーバンド |
1
|
3週 |
真性半導体と不純物半導体 |
2
|
4週 |
キャリア濃度 |
3
|
5週 |
有効質量と移動度 |
4
|
6週 |
拡散電流とドリフト電流 |
4
|
7週 |
まとめと演習 |
1,2,3,4
|
8週 |
前期中間試験 |
1,2,3,4
|
4thQ |
9週 |
テスト返却 |
1,2,3,4
|
10週 |
キャリアの発生と再結合、連続の方程式 |
5
|
11週 |
pn接合のエネルギーバンド図(1) |
6
|
12週 |
pn接合のエネルギーバンド図(2) |
6
|
13週 |
pn接合ダイオードの電流電圧特性(1) |
6
|
14週 |
pn接合ダイオードの電流電圧特性(2) |
6
|
15週 |
まとめと演習 前期末試験 |
5,6
|
16週 |
テスト返却 |
5,6
|
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 | 真性半導体と不純物半導体を説明できる。 | 4 | |
半導体のエネルギーバンド図を説明できる。 | 4 | |
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 | |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | 小テスト | 合計 |
総合評価割合 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
専門的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |