到達目標
１）エネルギー帯図が理解できる。
２）半導体デバイスの基本式３式を理解できる。
３）ｐｎ接合・バイポーラトランジスタ(tr.)・電界効果トランジスタ(FET)の構造および動作原理を理解できる。
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 | 金属、半導体、絶縁体の特徴をエネルギー帯図で説明できる。また、真性半導体、不純物半導体をエネルギー帯図で説明でき、キャリア濃度を計算でき、電気伝導現象を説明できる | 真性半導体、不純物半導体をエネルギー帯図で説明でき、キャリア濃度を計算できる。 | 真性半導体のエネルギー帯図を説明できる。 |
| 評価項目2 | 半導体デバイスの基本式３式を導出でき、説明できる。電流密度の式、連続の式を用いて問題を解くことができる。 | 半導体デバイスの基本式３式を詳しく説明できる。 | 半導体デバイスの基本式３式の概要を説明できる。 |
| 評価項目3 | ｐｎ接合・バイポーラTr・FETの構造を示し、その動作原理をエネルギー帯図で説明できる。また諸特性も説明でき、半導体デバイスの基本式から電圧電流特性を導出することができる。 | ｐｎ接合・バイポーラTr・FETの構造および動作原理を説明できる。 | ｐｎ接合の構造および動作原理の概要が説明できる。 |
学科の到達目標項目との関係
JABEE (c)
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JABEE (d)
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JABEE B2
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教育方法等
概要:
半導体においては，原子，固体中の電子のエネルギー状態，電気伝導，その他の諸現象についの理解が重要である．ここで，半導体デバイスは，ｐｎ接合，バイポーラトランジスタ(Tr.)，ＭＯＳ電界効果トランジスタ(MOS-FET)を用いる．そして，これらの構造および動作原理，これらに関する高度の内容を理解するうえで基礎となる考え方，手法を身につける．
授業の進め方・方法:
１）数学（微積分，代数学など）を十分に理解しておくこと．
２）電卓を持ってくること．
準備学習：１）数学（微積分、代数学など）、物理（力学）、電気磁気学を十分に理解しておくこと。
２）当該授業時間で進行する部分の教科書の内容を予習しておくこと。
自己学習：１）例題、演習問題を解き、レポートを提出すること。
注意点:
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 |
授業計画の説明・
SI単位、半導体結晶 |
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| 2週 |
半導体結晶（続き）
半導体の概要を理解する。 |
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| 3週 |
シリコン結晶 |
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| 4週 |
導電率制御（演習問題） |
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| 5週 |
エネルギー帯図
エネルギー準位 |
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| 6週 |
エネルギー帯の形成
半導体のキャリア |
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| 7週 |
フェルミ準位
キャリア密度とフェルミ準位
（演習問題） |
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| 8週 |
中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
半導体の電気伝導・
半導体デバイスの基本式について理解する。
ドリフト電流、拡散電流の式を理解する。 |
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| 10週 |
電流密度の式、キャリア連続の式、ポアソンの式を理解する。 |
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| 11週 |
復習、演習、小テスト |
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| 12週 |
ｐｎ接合・
電圧－電流特性について理解する。 |
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| 13週 |
降伏現象について概要を理解する。 |
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| 14週 |
接合容量、少数キャリア蓄積効果について概要を理解する。復習、演習、小テスト |
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| 15週 |
前期末試験 |
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| 16週 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
金属と半導体の接触 |
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| 2週 |
金属と半導体の接触（続き）・CーV特性について理解する。 |
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| 3週 |
バイポーラトランジスタ・
構造、動作原理、電流増幅率について概要を理解する。 |
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| 4週 |
構造、動作原理について理解する。 |
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| 5週 |
ｐｎｐの場合・電流増幅率について理解する。 |
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| 6週 |
ｎｐｎの場合・電流増幅率について理解する。 |
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| 7週 |
ベース領域の少数キャリア分布について理解する。 |
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
電界効果トランジスタ・
構造、動作原理ついて理解する。 |
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| 10週 |
理想ＭＯＳダイオード・
p-Siの場合のエネルギー帯図、電荷分布、表面電位について理解する。 |
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| 11週 |
n-Siの場合のエネルギー帯図、電荷分布、表面電位について理解する。 |
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| 12週 |
ＭＯＳ－ＦＥＴ・
構造、動作原理、電圧電流特性について理解する。 |
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| 13週 |
集積回路・集積回路について理解する。 |
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| 14週 |
太陽電池・太陽電池の構造、動作原理、特性について理解する。復習、演習、小テスト。 |
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| 15週 |
学年末試験 |
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| 16週 |
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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 |
評価割合
| 定期試験 | 小テスト | レポート | 合計 |
| 総合評価割合 | 50 | 25 | 25 | 100 |
| 知識の基本的な理解 | 30 | 15 | 15 | 60 |
| 思考・推論・創造への適応力 | 20 | 10 | 10 | 40 |