到達目標
１．半導体の結晶構造とエネルギーバンド図を理解し説明できる。
２．真性半導体、不純物半導体の違いを理解しエネルギーバンド図で説明できる。
３．半導体デバイスのpn接合の電気特性（電流-電圧，容量）を理解し説明できる。
４．バイポーラトランジスタの構造を理解し、エネルギーバンド構造を用いて動作を説明できる。
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 | 解析式を用いて、各種物理量の定量的な説明ができる。 | 接合デバイスのエネルギーバンド図が描画できる | 半導体物性の基礎事項について、定性的な説明ができない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
半導体の結晶構造とエネルギーバンド図を学び、真性半導体と不純物半導体（p形、n形）のキャリアの違いを理解する。また、不純物半導体における電気伝導と，pn接合の電気的特性を理解する。
授業の進め方・方法:
教科書を中心に講義を進めるが，適宜補助教材を配付して使用する。半導体の性質を理解し、半導体中でのキャリアの挙動をイメージし，式との関係を理解することに重点を置いて講義を進める。
本科目は、「半導体デバイス」に継続する。
注意点:
60点以上を合格とする。1回のみ再試を行う。
授業計画
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
半導体の結晶構造 |
半導体の結晶構造が説明できる
|
| 2週 |
エネルギー帯構造 |
エネルギー帯構造が説明できる
|
| 3週 |
真性半導体と不純物半導体（p形、n形） |
真性半導体と不純物半導体について説明できる
|
| 4週 |
半導体中のキャリア（正孔、電子） |
半導体中のキャリアについて説明できる
|
| 5週 |
フェルミ・ディラックの統計 |
フェルミ・ディラックの統計について説明できる
|
| 6週 |
キャリアによる電気伝導（ドリフト電流） |
キャリアによる電気伝導について説明できる
|
| 7週 |
キャリアによる電気伝導（拡散電流） |
キャリアによる電気伝導について説明できる
|
| 8週 |
アインシュタインの関係 |
アインシュタインの関係について説明できる
|
| 4thQ |
| 9週 |
キャリアの生成と再結合 |
キャリアの生成と再結合について説明できる
|
| 10週 |
キャリアの連続方程式 |
キャリアの連続方程式について説明できる
|
| 11週 |
キャリアの拡散方程式 |
キャリアの拡散方程式について説明できる
|
| 12週 |
pn接合のエネルギー帯構造 |
pn接合のエネルギー帯構造について説明できる
|
| 13週 |
pn接合の電位障壁と空乏層幅 |
pn接合の電位障壁と空乏層幅について説明できる
|
| 14週 |
pn接合の電気特性（電流－電圧特性） |
pn接合の電気特性について説明できる
|
| 15週 |
pn接合の電気特性（静電容量－電圧特性） |
pn接合の電気特性について説明できる
|
| 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 | 電子の電荷量や質量などの基本性質を説明できる。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| 原子の構造を説明できる。 | 4 | |
| パウリの排他律を理解し、原子の電子配置を説明できる。 | 4 | |
| 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 | |
| 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。 | 4 | |
| 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。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 電界効果トランジスタの構造と動作を説明できる。 | 1 | |
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 | 90 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 100 |
| 基礎的能力 | 45 | 0 | 0 | 0 | 0 | 5 | 50 |
| 専門的能力 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 5 | 35 |
| 分野横断的能力 | 15 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 15 |