電気電子回路II

科目基礎情報

学校	熊本高等専門学校	開講年度	令和03年度 (2021年度)
授業科目	電気電子回路II
科目番号	0061	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	機械知能システム工学科	対象学年	4
開設期	通年	週時間数	2
教科書/教材	「図でよくわかる電子回路」　田丸雅夫　コロナ者，「電子工学概論」樋口住久　コロナ社
担当教員	木場 信一郎

到達目標

1. 半導体の基礎を理解し，バイポーラトランジスタやMOSトランジスタの電流特性をバンドを用いて説明ができる．
2. トランジスタ増幅回路の動作と、等価回路を使った回路解析ができる．
3. 種々の増幅回路の動作を説明できる．
4. 種々の発振回路を構成し，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
電子と原子，量子数とエネルギー準位の関係を説明できる．	電子と原子，量子数とエネルギー準位について説明でき，原子の電子構造の計算ができる．	電子と原子，量子数とエネルギー準位について説明できる．	電子と原子，量子数とエネルギー準位について説明できない．
真性半導体と不純物半導体のバンド構造を説明できる．	バンド構造をエネルギー準位とともに示し．キャリヤ濃度とフェルミ準位についても考察できる．	真性半導体と不純物半導体のバンド構造をエネルギー準位とともに示すことができる．	真性半導体と不純物半導体のバンド構造をエネルギー準位とともに示すことができない．
トランジスタの電流特性をエネルギーバンドの動きを基に説明することができる．	トランジスタの電流特性をエネルギーバンドの動きと拡散電流を基に説明することができる．	トランジスタの電流特性をエネルギーバンドの動きを基に説明することができる．	トランジスタの電流特性をエネルギーバンドの動きを基に説明することができない．
トランジスタ回路の動作や等価回路について説明できる．	トランジスタ回路について、その動作を把握し，特性の計算や等価回路を用いて説明ができる．	MOSまたはバイポーラトランジスタ回路について，特性を把握し，動作を解析できる．	MOSまたはバイポーラトランジスタ回路について，特性の解析をすることができない．
トランジスタ回路の増幅現象と等価回路回路の説明ができる．	トランジスタ回路の増幅作用の説明と等価回路回路の計算ができる．	トランジスタ回路の増幅について，等価回路を示すことができる．	トランジスタ回路の増幅について，等価回路を示すことができない．
トランジスタ回路の発振現象の説明と等価回路を示すことができる．	トランジスタ回路の発振現象の説明と等価回路の回路計算ができる．	トランジスタ回路の発振回路について等価回路を示すことができる．	トランジスタ回路の発振回路について等価回路回路を示すことができない．

教育方法等

概要:

電子回路は身の回りのありとあらゆるところで利用されている．機械分野においても，半導体工学，電気電子回路の基礎的な知識を有することは，技術者として必須の条件である．本科目では，半導体素子とその電子回路応用について基礎的事項の習得を目的とする．
全３０週は、企業でCMOSテクノロジーによるデジタル・アナログ混載型大規模集積回路の設計開発を担当していた教員が，バイポーラトランジスタ・MOSトランジスタによる増幅，発振現象の基礎とその電子回路応用について講義形式の授業を担当する．

授業の進め方・方法:

本授業では，第3学年までに学んだ電気電子回路理論を基礎として，バイポーラトランジスタ・MOSトランジスタの増幅，発振現象と基本回路，電磁誘導結合回路，共振回路，過渡現象論について理解する．

注意点:

毎回，次回の講義の予告を行うのでその概要を事前に確認しておく．授業後は関連する内容や背景等を調べ広く知識を蓄えると共に，授業で実施した内容がいろいろな場面で活用できるように定着を図る．
成績評価は，前期（1,2Qrt)・後期(3,4Qrt)それぞれで中間評価（試験を実施することもある）及び期末試験の2回，通年4回の評価の平均で行う．

授業の属性・履修上の区分

遠隔授業対応

実務経験のある教員による授業

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	ガイダンス	電気回路と電子回路の特徴と相違点，電子回路の応用分野について理解できる．
		2週	真性半導体と不純物半導体	電子と原子，量子数とエネルギー準位の関係を基本にして，真性半導体と不純物半導体を説明できる。
		3週	固体中の電子とエネルギーバンド	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週	バイポーラトランジスタのバンド構造と電流特性	バイポーラトランジスタの電流-電圧特性についてバンドの動きと電子の拡散を説明できる．
		5週	PN接合とキャリヤ濃度の場所的変化	PN接合を流れる拡散電流を定量的に説明できる。
		6週	バイポーラトランジスタの電流−電圧特性	エバースモルモデルにより、電流ー電圧特性を説明できる．
		7週	電界効果トランジスタ（FET)のバンドの動き	接合型FETにおけるエネルギーバンドの動きを説明できる．
		8週	中間試験
	2ndQ
		9週	中間試験の復習・説明
		10週	MOS型FETのMOS構造とバンドの動き	MOS構造のバンドの動きから電流−電圧特性を説明することができる。
		11週	バイポーラトランジスタの等価回路（hパラメータ）	hパラメータを用いてバイポーラトランジスタの等価回路を示し説明することができる。
		12週	FETの小信号等価回路	共通表示型等価回路を説明できる．
		13週	バイポーラトランジスタ増幅回路のバイアス回路	バイポーラトランジスタ増幅回路のバイアス特性を説明できる．
		14週	バイポーラトランジスタ増幅回路の小信号動作	hパラメータを用いて小信号増幅回路の動作を説明することができる。
		15週	バイポーラトランジスタ増幅回路の小信号動作（バイアスの影響）	小信号増幅特性へのバイアスの影響とバイアス回路の種類を説明することができる。
		16週	前期期期末試験の返却とまとめ
後期
	3rdQ
		1週	負帰還増幅回路	負帰還について説明できる．
		2週	負帰還増幅回路	負帰還による増幅度の変化を説明できる．
		3週	エミッタホロワ増幅回路	エミッタホロワ増幅回路について説明できる．
		4週	差動増幅回路	差動増幅回路の差動・同相増幅を等価回路を用いて説明できる．
		5週	OPアンプ回路を用いた増幅（理想OPアンプの考え方）	理想OPアンプの増幅動作を説明できる。
		6週	OPアンプ回路の応用回路	OPアンプで構成される増幅回路を示すことができる。
		7週	発振回路と発振条件	発振器と発振条件について説明できる。
		8週	RC発振回路	ターマン発振器とウイーンブリッジ発振器の動作を説明できる。
	4thQ
		9週	中間試験
		10週	LC・水晶発振回路	トランジスタ発振回路を図示することができる。水晶発振回路について説明できる。
		11週	変復調回路1	変調，復調回路を図示することができる。
		12週	変復調回路2	変調，復調回路を図示することができる。
		13週	パルス回路	マルチバイブレータ回路による方形パルスの発生を説明できる
		14週	MOSトランジスタ集積回路への応用Ⅰ	基本回路をCMOSトランジスタ回路で構成できる。
		15週	MOSトランジスタ集積回路への応用Ⅱ	論理回路をCMOSトランジスタ回路で構成できる。
		16週	前期定期試験の返却と解説

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	電気回路	フェーザ表示を用いて、交流回路の計算ができる。	3
				インピーダンスとアドミタンスを説明し、これらを計算できる。	3
				キルヒホッフの法則を用いて、交流回路の計算ができる。	3
				合成インピーダンスや分圧・分流の考え方を用いて、交流回路の計算ができる。	3
				直列共振回路と並列共振回路の計算ができる。	3	後1,後2,後3
				相互誘導を説明し、相互誘導回路の計算ができる。	3	後4
				理想変成器を説明できる。	3	後6,後7
				RL直列回路やRC直列回路等の単エネルギー回路の直流応答を計算し、過渡応答の特徴を説明できる。	3	後11,後12
				RLC直列回路等の複エネルギー回路の直流応答を計算し、過渡応答の特徴を説明できる。	3	後13,後14
				重ねの理を用いて、回路の計算ができる。	4
				網目電流法を用いて回路の計算ができる。	4
				テブナンの定理を回路の計算に用いることができる。	4
			電子回路	ダイオードの特徴を説明できる。	4
				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	前1
				FETの特徴と等価回路を説明できる。	3	前5
				利得、周波数帯域、入力・出力インピーダンス等の増幅回路の基礎事項を説明できる。	3	前3,前4,前6
				トランジスタ増幅器のバイアス供給方法を説明できる。	3	前2
				演算増幅器の特性を説明できる。	3	前7
				演算増幅器を用いた基本的な回路の動作を説明できる。	3	前9
				発振回路の特性、動作原理を説明できる。	3	前10,前11,前12
				変調・復調回路の特性、動作原理を説明できる。	3	前13
			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。	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

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	100	0	0	0	0	0	100
基礎的能力	100	0	0	0	0	0	100
専門的能力	0	0	0	0	0	0	0
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0