到達目標
1．電子や正孔の基本的な振る舞いを理解し説明できる。
2．ダイオードやトランジスタの構造を理解し、動作原理を説明できる。
3．論理回路について理解し、組み合わせ回路や順序回路の動作を説明できる。
4．オペアンプについて理解し、基本的な演算回路の動作を説明できる。
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 | 電子や正孔の基本的な振る舞いを理解し、バンド図を用いて半導体を説明できる。 | 電子や正孔の基本的な振る舞いを理解し説明できる。 | 電子や正孔の基本的な振る舞いを説明できない。 |
| 評価項目2 | ダイオードやトランジスタの構造や動作原理を理解し、基本的な整流回路や増幅回路を説明できる。 | ダイオードやトランジスタの構造を理解し、動作原理を説明できる。 | ダイオードやトランジスタの構造や動作原理を説明できない。 |
| 評価項目3 | 論理回路について理解し、組み合わせ回路や順序回路の動作を設計できる。 | 論理回路について理解し、組み合わせ回路や順序回路の動作を説明できる。 | 組み合わせ回路や順序回路の動作を説明できない。 |
| 評価項目4 | オペアンプについて理解し、簡単な演算回路を設計することができる。 | オペアンプについて理解し、基本的な演算回路の動作を説明できる。 | オペアンプを用いた基本的な演算回路の動作を説明できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
ダイオードやトランジスタ等の基本的な電子素子の構造や動作原理について理解することを目標とする。授業は電子素子の動作原理を理解するために必要な半導体の物性から解説し、電子素子を応用した論理回路やオペアンプの基礎についても学習する。
授業の進め方・方法:
基本的は教科書に沿って授業を進め、適宜資料を配布する。
レポートや課題による評価は行わないが、理解を深めるために授業中に演習を行うことや授業後に課題を出すことがある。
注意点:
・評価は4回の定期試験の平均点で評価する。
・毎回授業の始めに前回の授業の復習を行うので、配布資料は毎回必ず持ってくること。
・電子の振舞を理解するためには物理や数学の知識が必要である。
・わからないところがあれば放置せずに質問すること。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
ガイダンス |
授業の概要を理解する
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| 2週 |
電子の性質１ |
電子の基本的な性質について理解する
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| 3週 |
電子の性質２ |
固体中での電子の振舞について理解する
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| 4週 |
エネルギーバンド |
エネルギーバンドについて理解し、金属、半導体、絶縁体の違いを説明できる
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| 5週 |
キャリア密度と電気伝導率 |
キャリアと電気伝導率の関係を理解する
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| 6週 |
拡散電流とドリフト電流 |
拡散電流とドリフト電流の違いを理解する
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| 7週 |
励起と再結合 |
励起や再結合などの現象を理解する
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| 8週 |
不純物半導体 |
p型とn型の半導体の違いを理解する
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| 2ndQ |
| 9週 |
中間試験 |
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| 10週 |
pn接合 |
pn接合のエネルギーバンドを理解する
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| 11週 |
順方向バイアスと逆バイアス |
pn接合ダイオードの特性を理解する
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| 12週 |
ショットキー接合とオーミック接合 |
金属と半導体の接合について理解する
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| 13週 |
バイポーラトランジスタ |
npn型とpnp型の構造と動作特性を理解する
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| 14週 |
直流バイアス回路 |
バイポーラトランジスタの直流バイアス回路について理解する
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| 15週 |
定期試験 |
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| 16週 |
答案返却、解説 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
MIS構造と電界効果 |
MIS構造と電界効果について理解する
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| 2週 |
MOSFETの構造 |
MOSFETの構造を理解する
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| 3週 |
MOSFETの動作特性 |
MOSFETの動作特性を理解する
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| 4週 |
インバータ回路 |
インバータ回路の動作特性を理解する
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| 5週 |
ブール代数の基礎 |
AND、ＯＲ，ＮＯＴなどの基本論理を理解する
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| 6週 |
ブール代数の性質 |
交換則や結合則などの基本的な性質を理解する
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| 7週 |
ブール代数の計算 |
ベン図やカルノー図を使った式の簡単化について理解する
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
論理回路の基礎 |
回路図記号と回路の書き方を理解する
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| 10週 |
組み合わせ回路 |
論理式から論理回路を作成できる
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| 11週 |
状態遷移図 |
状態遷移図を理解する
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| 12週 |
フリップフロップの基礎 |
基本的な４つ（RS,JK,D,T）のフリップフロップの性質を理解する
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| 13週 |
フリップフロップ回路 |
フリップフロップを用いて順序回路を作成できる
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| 14週 |
オペアンプ |
オペアンプの基本特性と簡単な演算回路について理解する
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| 15週 |
定期試験 |
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| 16週 |
答案返却、解説 |
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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 | 情報 | 基本的な論理演算を行うことができる。 | 4 | |
| 基本的な論理演算を組み合わせて任意の論理関数を論理式として表現できる。 | 4 | |
| MIL記号またはJIS記号を使って図示された組み合わせ論理回路を論理式で表現できる。 | 4 | |
| 論理式から真理値表を作ることができる。 | 4 | |
| 論理式をMIL記号またはJIS記号を使って図示できる。 | 4 | |
| 情報系分野 | 計算機工学 | 基本的な論理演算を行うことができる。 | 4 | |
| 基本的な論理演算を組合わせて、論理関数を論理式として表現できる。 | 4 | |
| 論理式の簡単化の概念を説明できる。 | 4 | |
| 論理ゲートを用いて論理式を組合せ論理回路として表現することができる。 | 4 | |
| 与えられた組合せ論理回路の機能を説明することができる。 | 4 | |
| 組合せ論理回路を設計することができる。 | 4 | |
| フリップフロップなどの順序回路の基本素子について、その動作と特性を説明することができる。 | 4 | |
| 与えられた順序回路の機能を説明することができる。 | 4 | |
| 順序回路を設計することができる。 | 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 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |