基礎半導体工学

科目基礎情報

学校 新居浜工業高等専門学校 開講年度 令和04年度 (2022年度)
授業科目 基礎半導体工学
科目番号 121317 科目区分 専門 / 必修
授業形態 講義 単位の種別と単位数 履修単位: 1
開設学科 電気情報工学科 対象学年 3
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 基礎電子工学 第2版 藤本晶著 森北出版
担当教員 和田 直樹

到達目標

1.半導体の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密度を説明できる。
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
評価項目1半導体のエネルギーバンド図を説明でき、形成理由も説明できる。半導体のエネルギーバンド図を説明できる。半導体のエネルギーバンド図を説明できない。
評価項目2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。
評価項目3n形とp形半導体内のキャリア密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密度を説明できる。n形とp形半導体内のキャリア密度を説明できない。
評価項目4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。
評価項目5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。
評価項目6pn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

専門知識 (B) 説明 閉じる

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。

本科目の区分

Webシラバスと本校履修要覧の科目区分では表記が異なるので注意すること。
本科目は履修要覧(p.9)に記載する「③選択必修科目」である。

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 ガイダンス、エネルギーバンド図 1、ガイダンス、エネルギーバンド
2週 半導体のエネルギーバンド 1、エネルギーバンド
3週 真性半導体と不純物半導体(1) 2、不純物半導体
4週 真性半導体と不純物半導体(2) 2、不純物半導体
5週 キャリア密度(1) 3、キャリア密度
6週 キャリア密度(2) 3、キャリア密度
7週 中間試験 1,2,3
8週 有効質量と移動度 4、移動度
4thQ
9週 拡散電流とドリフト電流 4、拡散電流
10週 キャリアの発生と再結合、連続の方程式(1) 5、再結合
11週 キャリアの発生と再結合、連続の方程式(2) 5、連続の方程式
12週 pn接合のエネルギーバンド図(1) 6、pn接合
13週 pn接合のエネルギーバンド図(2) 6、pn接合
14週 pn接合ダイオードの電流電圧特性 6、pn接合ダイオード
15週 期末試験 4,5,6
16週

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後3,後4,後5,後6,後7,後8,後9,後10,後11,後12,後13,後14,後15
半導体のエネルギーバンド図を説明できる。4後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7,後8,後9,後10,後11,後12,後13,後14,後15
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12,後13,後14,後15

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80000020100
基礎的能力0000000
専門的能力80000020100
分野横断的能力0000000