電子工学

1.電子物性の基礎を学び、半導体や半導体デバイスの基本的性質を説明できる。B①②、SB①
2.バンド構造を用いて、pn接合ダイオードやトランジスタなどの動作原理と電気特性を説明できる。B①②、SB①
3.半導体素子の応用例を説明できる。B①②、SB①

	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	固体中の電子の振る舞いから金属や半導体の電気特性とその温度依存性を説明できる	固体中の電子の振る舞いから金属や半導体の電気特性を説明できる	金属や半導体の電気特性を説明できない
評価項目2	ドリフトや拡散によるキャリアの動きやバンド構造を用いてpn接合の電気特性を説明できる	バンド構造を用いてpn接合の電気特性を説明できる	バンド構造を用いてpn接合の電気特性を説明できない
評価項目3	バンド構造を用いて半導体素子の構造と動作原理、実際の応用例を説明できる	半導体素子の構造と動作原理を説明できる	半導体素子の構造と動作原理を説明できない

準学士課程の教育目標 B① 専門分野における工学の基礎を理解できる。

準学士課程の教育目標 B② 自主的・継続的な学習を通じて、専門工学の基礎科目に関する問題を解くことができる。

専攻科教育目標、JABEE学習教育到達目標 SB① 共通基礎知識を用いて、専攻分野における設計・製作・評価・改良など生産に関わる専門工学の基礎を理解できる。

専攻科教育目標、JABEE学習教育到達目標 SB② 自主的・継続的な学習を通じて、専門工学の基礎科目に関する問題を解決できる。

概要:

各種電子機器の動作を理解するために、半導体素子の電気特性の理解を目的とする。電子の基本的性質と物理現象を学んだ後、半導体における電子の多彩な振る舞いとその応用を学ぶ。

授業の進め方・方法:

電子工学の基礎となる固体電子論の説明を理解可能な範囲に留める一方で、ダイオード等重要な電子デバイスについてその構造と動作原理を詳細に解説する。

注意点:

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	原子の構造	原子の電子配列と電子の軌道を理解できる
		2週	電子の性質	電子のエネルギー準位を理解できる
		3週	固体の結晶構造	固体の結晶構造を理解できる
		4週	エネルギー準位	エネルギーバンドの形成を理解できる
		5週	導体・絶縁体・半導体	バンド構造と電気特性の違いを理解できる
		6週	固体の電気伝導	固体の電気伝導の仕組みを理解できる
		7週	フェルミ準位	FD分布の考え方とフェルミ準位の意味を理解できる
		8週	中間試験
	2ndQ
		9週	不純物半導体	不純物半導体の形成について理解できる
		10週	キャリアの拡散とドリフト	半導体におけるキャリアの拡散とドリフトを理解できる
		11週	pn接合と空乏層	pn接合における空乏層の形成を理解できる
		12週	pn接合ダイオードのバンド構造	pn接合のバンド構造と電圧電流特性の関係を理解できる
		13週	pn接合ダイオードの電圧電流特性	pn接合の電圧電流特性の理論を理解できる
		14週	pn接合の降伏現象	電子なだれ降伏とツェナー降伏のメカニズムと定電圧ダイオードの動作原理を理解できる
		15週	pn接合の静電容量と金属－半導体接合	可変容量ダイオードとのショットキーバリアダイオードの構造と動作原理を理解できる
		16週	期末試験

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
基礎的能力	自然科学	物理	電気	導体と不導体の違いについて、自由電子と関連させて説明できる。	3
専門的能力	分野別の専門工学	電気・電子系分野	電子回路	ダイオードの特徴を説明できる。	3	前12
				バイポーラトランジスタの特徴と等価回路を説明できる。	3	後1
				FETの特徴と等価回路を説明できる。	3	後10,後12
			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	前1
				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	前2
				原子の構造を説明できる。	4	前1
				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	前1
				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	前4,前5,前7
				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	前6
				真性半導体と不純物半導体を説明できる。	4	前9
				半導体のエネルギーバンド図を説明できる。	4	前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。	4	前11,前12