電気電子材料

科目基礎情報

学校	北九州工業高等専門学校	開講年度	平成30年度 (2018年度)
授業科目	電気電子材料
科目番号	0167	科目区分	専門 / 必修
授業形態	授業	単位の種別と単位数	履修単位: 2
開設学科	電気電子工学科	対象学年	5
開設期	通年	週時間数	2
教科書/教材
担当教員	開道 力

到達目標

１．固体材料の構造が理解できる。２．導電材料、抵抗材料、半導体材料の特徴、用途を説明でき、発光・受光デバイスに使用される材料を説明できる。３．誘電体、磁性体、超伝導材料の原理と特徴を説明できる。

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	固体材料の構造が原理より説明でき、原子配置の種類などが説明できる。	固体材料の構造が理解できる。	固体材料の構造が理解、説明できない。
評価項目2	導電材料、抵抗材料、半導体、発光・受光デバイス材料の特徴を原理より説明でき、用途も示せる。	導電材料、抵抗材料、半導体材料の特徴、用途と、発光・受光デバイス材料を説明できる。	導電材料、抵抗材料、半導体材料の特徴、用途と、発光・受光デバイス材料が説明できない。
評価項目3	誘電体、磁性体、超伝導材料の原理と特徴を理論より説明でき、応用例も示すことができる。	誘電体、磁性体、超伝導材料の原理と特徴を説明できる。	誘電体、磁性体、超伝導材料の原理と特徴を説明できない。

教育方法等

概要:

電気機器、電子デバイスの適正使用のために、機器、デバイスを構成する材料に関する知識を得る。導電体から超伝導材料の基礎事項、およびこれらの材料を用いた機器、デバイスを取り上げる。

授業の進め方・方法:

各種材料の基本的性質を理解した上で、より具体的な材料の特徴について学ぶ。理解を深めるため、随時、小テストなどを行う。

注意点:

電気電子材料各種の材料性能について理論的に理解することにも努めること。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	原子内の電子配置、ボーアの原子模型、各種量子数	原子内の電子配置、ボーアの原子模型、各種量子数が理解できる。
		2週	原子間結合（イオン結合、共有結合、金属結合など）、原子配置と結晶系	原子間結合、原子配置と結晶系を理解できる。
		3週	金属における導電性、平均緩和時間、オームの法則	金属における導電性、平均緩和時間、オームの法則が理解できる。
		4週	抵抗発生の要因（格子の熱振動、格子欠陥、粒界）、接触抵抗	抵抗発生の要因や接触抵抗が理解できる。
		5週	導電材料、抵抗材料の種類、特徴、平均温度係数と応用	導電材料、抵抗材料の種類、特徴を挙げることができ、その応用例を示すことができる。
		6週	原子の電子配置、原子間結合や導電材料、抵抗材料についての演習と復習	原子の電子配置、原子間結合や導電材料、抵抗材料の不理解点を抽出し、復習する。
		7週	中間試験
		8週	試験返却、解答
	2ndQ
		9週	半導体の特徴、真性半導体と不純物半導体、真性半導体の電子統計	半導体の特徴、真性半導体と不純物半導体が理解でき、真性半導体の電子統計式を導出できる。
		10週	不純物半導体のｎ型とドナー、ｐ形とアクセプタ、エネルギーバンド。	不純物半導体のｎ型、ｐ形が説明でき、エネルギーバンドにより原理が説明できる。
		11週	元素半導体と化合物半導体の特徴と性能比較	元素半導体と化合物半導体の特徴が理解でき、性能を比較できる。
		12週	半導体材料の作成法と特徴、半導体の応用	半導体材料の作成法と特徴を説明でき、半導体の応用について示すことができる。
		13週	オプトエレクトロニクス材料の種類と分類、応用例	オプトエレクトロニクス材料の種類と分類について説明でき、応用例を示すことができる。
		14週	半導体材料とオプトエレクトロニクス材料についての演習と復習	半導体材料とオプトエレクトロニクス材料の不理解点を抽出し、復習する。
		15週	期末試験
		16週	試験返却、解答
後期
	3rdQ
		1週	誘電体の電気的性質、誘電分極、誘電分散、誘電損	誘電体の電気的性質、誘電分極、誘電分散、誘電損について説明できる。
		2週	永久双極子の発生、強誘電体、履歴曲線、絶縁破壊	永久双極子の発生原理を理解でき、強誘電体、履歴曲線、絶縁破壊を説明できる。
		3週	誘電体の応用、キャパシタンス用誘電体、圧電体、焦電体	誘電体の応用を説明し、キャパシタンス用誘電体、圧電体、焦電体の例を示すことができる。
		4週	磁性の根源、磁気モーメント、物質の磁性の種類、常磁性、キュリーの法則	磁性の根源、磁気モーメント、常磁性を説明でき、キュリーの法則が理解できる。
		5週	強磁性、自発磁化、キュリー・ワイスの法則、反磁性、フェリ磁性	自発磁化、キュリー・ワイスの法則を理解でき、強磁性体、反磁性、フェリ磁性を説明できる。
		6週	誘電体の原理、性質、応用と磁性体の原理についての演習と復習	誘電体の原理、性質、応用と磁性体の原理についての不理解点を抽出し、復習する。
		7週	中間試験
		8週	試験返却、解答
	4thQ
		9週	軟磁性材料の種類と特徴、応用（モータ、変圧器）例	軟磁性材料の種類と特徴を説明でき、応用（モータ、変圧器）例について示すことができる
		10週	硬磁性材料の種類と特徴、パーミアンス係数と応用例	硬磁性材料の種類と特徴、パーミアンス係数を説明でき、応用例を示すことができる。
		11週	超伝導体の原理と基本性質、マイスナー効果、磁界磁界と第１、2種超伝導材料、ジョセフソン効果	超伝導体の原理と基本性質が理解でき、説明できる。
		12週	超伝導材料の種類（合金、化合物、酸化物の各超伝導体）と製造法	超伝導材料の種類と製造法を説明できる。
		13週	超伝導体の応用、高磁界発生、エネルギー分野、エレクトロニクス分野	超伝導体の応用、高磁界発生、エネルギー分野、エレクトロニクス分野を示すことができる。
		14週	軟磁性材料、強磁性材料、超伝導材料についての演習と復習	半軟磁性材料、強磁性材料、超伝導材料についての不理解点を抽出し、復習する。
		15週	学年末試験
		16週	試験返却、解答

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	電磁気	磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。	4	後4,後5

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	70	0	0	0	30	0	100
基礎的能力	40	0	0	0	20	0	60
専門的能力	30	0	0	0	10	0	40
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0