半導体材料工学

科目基礎情報

学校	久留米工業高等専門学校	開講年度	令和07年度 (2025年度)
授業科目	半導体材料工学
科目番号	5S06	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	制御情報工学科	対象学年	5
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	半導体工学(渡辺英夫著)(コロナ社)
担当教員	堺 研一郎

到達目標

1．真性半導体と不純物半導体を説明できる．
2．半導体のエネルギーバンド図を説明できる．
3．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．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．
5．電界効果トランジスタの構造と動作を説明できる．

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	真性半導体と不純物半導体を定量的に説明できる．	真性半導体と不純物半導体を定性的に説明できる．	真性半導体と不純物半導体を説明できない．
評価項目2	半導体のエネルギーバンド図を定量的に説明できる．	半導体のエネルギーバンド図を定性的に説明できる．	半導体のエネルギーバンド図を説明できない．
評価項目3	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-電圧特性を定量的に説明できる．	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-電圧特性を定性的に説明できる．	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ない．
評価項目4	バイポーラトランジスタの構造を理解し，エネルギーバンド図を用いてバイポーラトランジスタの静特性を定量的に説明できる．	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定性的に説明できる．	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ない．
評価項目5	電界効果トランジスタの構造と動作を定量的に説明できる．	電界効果トランジスタの構造と動作を定性的に説明できる．	電界効果トランジスタの構造と動作を説明できない．

学科の到達目標項目との関係

1 （制御情報分野に必要な、情報工学、通信ネットワーク、メカトロニクス、コンピュータ制御、および制御情報工学に関連した周辺技術に関連する基礎的な知識と技術を修得し、課題を解決するために活用できる。）

JABEE C-1 （制御、情報およびこれらに関連した機械、電気電子分野の専門知識を持ち、工学問題の解決に応用できる。）

JABEE C-2 （各専門分野の知識、技術を複合的に関連づけることができる。）

教育方法等

概要:

電気電子工学の基礎科目，およびメカトロニクス・情報工学関連科目として，半導体材料工学の修得を目的とする．電子工学を学ぶ上で必須の科目である．

授業の進め方・方法:

教科書に沿った板書授業を中心とし，例題や類題の演習も行う．演習課題は必ず自分で解き，自己学習能力を高めるよう努力すること．
関連科目：電気回路1，電気回路2，電磁気学，電子回路，パワーエレクトロニクスなど

注意点:

点数配分：試験(80%)，レポート(20%)とする．
評価基準：60点以上を合格とする．
再試：再試は一回のみ行う．再試による合格は60点とする．
諸注意：次回の授業範囲を予習し，専門用語の意味等を理解しておくこと．

授業の属性・履修上の区分

ICT 利用

遠隔授業対応

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	真空中の電子	真空中の電子について理解する．
		2週	固体中の電子	固体中の電子について理解する．
		3週	電気伝導と伝導体の種類	電気伝導と伝導体の種類について理解する．
		4週	半導体中のキャリア濃度	半導体中のキャリア濃度について理解する．
		5週	ホール効果によるキャリア濃度測定	ホール効果によるキャリア濃度測定について理解する．
		6週	「金属と金属の接合」および「金属と半導体の接合」	「金属と金属の接合」および「金属と半導体の接合」について理解する．
		7週	pn接合の電気的特性	pn接合の電気的特性について理解する．
		8週	ムーアの法則	ムーアの法則について理解する．
	2ndQ
		9週	バイポーラトランジスタ	バイポーラトランジスタについて理解する．
		10週	電界効果トランジスタ	電界効果トランジスタについて理解する．
		11週	集積回路	集積回路について理解する．
		12週	オプトエレクトロニック素子	オプトエレクトロニック素子について理解する．
		13週	プロセス技術	プロセス技術について理解する．
		14週	温度効果による半導体素子	温度効果による半導体素子について理解する．
		15週	圧力効果による半導体素子	圧力効果による半導体素子について理解する．
		16週	総まとめ	総まとめを行う．

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。	3
				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
				原子の構造を説明できる。	3
				パウリの排他律を理解し、原子の電子配置を説明できる。	3
				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。	3
				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。	3
				真性半導体と不純物半導体を説明できる。	3
				半導体のエネルギーバンド図を説明できる。	3
				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。	3
				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。	3
				電界効果トランジスタの構造と動作を説明できる。	3
		情報系分野	その他の学習内容	オームの法則、キルヒホッフの法則を利用し、直流回路の計算を行うことができる。	4
				トランジスタなど、ディジタルシステムで利用される半導体素子の基本的な特徴について説明できる。	4

評価割合

	試験	発表	相互評価	態度	ポートフォリオ	その他	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