到達目標
①半導体と金属・絶縁体の基本的な物性の違いを説明できる
②半導体の種類(真性、不純物、n型、p型、元素、化合物半導体)を理解できる
③デバイス(pn接合、バイポーラトランジスタ、MOSFET)の構造と電気特性を説明できる
【V-C-4】電子や原子等の基本的性質を理解し、金属や半導体の物性の理解に役立てられる
【V-C-4】半導体の基本的性質を理解し、pn 接合の特性やトランジスタの動作原理等を説明できる
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 | 最低限必要な
到達レベル(可) |
半導体と金属・絶
縁体の基本的な物
性の違いを説明で
きる | ・半導体と金属・絶
縁体の基本的な物
性の違いを定量的
にに説明できる | ・半導体と金属・絶
縁体の基本的な物
性の違いを定性的
に説明できる | ・教科書を見なが
ら、半導体と金属・
絶縁体の基本的な
物性の違いを説明
できる
|
半導体の種類(真
性、不純物、n型、
p型、元素、化合物
半導体)を理解で
きる | ・半導体のエネル
ギーバンド図を描く
ことができ、キャリ
ア(電子・正孔)の
動きを説明できる | ・半導体の伝導型
によってエネル
ギーバンド図を描く
ことができる
・半導体の結晶構
造を書くことができ
る
| ・半導体の種類
を、伝導型や結晶
構造、材料に分け
て説明できる |
デバイス(pn接合、
バイポーラトランジ
スタ、MOSFET)の
構造と電気特性を
説明できる | ・デバイス(pn接
合、バイポーラトラ
ンジスタ、
MOSFET)の電気
特性を特性式を用
いて説明できる | ・デバイス(pn接
合、バイポーラトラ
ンジスタ、
MOSFET)の動作
原理を定性的に説
明できる。 | ・デバイス(pn接
合、バイポーラトラ
ンジスタ、
MOSFET)の構造
を説明できる |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
・半導体の原理、構造、特性を学び、PN接合、MOS接合、バイポーラ、MOS電界
効果、トランジスタ、集積回路の各デバイスの構造と特性の基礎を理解する。
・半導体デバイスの概要を学ぶ。授業ではモデル図、数式を用いた基礎的な学習を行う。
・演習問題を解きながらで理解度を確認する。
授業の進め方・方法:
評価:定期試験(中間・期末)60%+穴埋め小テスト20%+演習課題20%
注意点:
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
半導体とは?半導体の役割、半導体デバイスの歴史 |
半導体とは?半導体の役割、半導体デバイスの歴史
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2週 |
半導体の性質 |
金属や半導体の物性の理解に役立てられる
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3週 |
半導体のキャリア |
キャリア密度、フェルミ準位、エネルギーバンドの意味を理解し、正しくかける 金属や半導体の物性の理解に役立てられる
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4週 |
半導体の電気伝導度 |
キャリアの運動、電気伝導、キャリアの生成、再結合を理解し、半導体中のキャリアの流れの等を説明できる
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5週 |
p型半導体・n型半導体 |
不純物ドーピングによるキャリアの制御
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6週 |
pn接合① |
pn接合の特性やトランジスタの動作原理等を説明できる
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7週 |
pn接合② |
金属や半導体の物性の理解し、 pnダイオードをバンド図や構造図を用いて説明できる
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8週 |
前半復習 |
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4thQ |
9週 |
pnダイオード |
ショットキー接合・オーミック接合を説明できる。
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10週 |
金属-半導体接触 |
ショットキーダイオードの動作原理等をバンド図を用いて説明できる
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11週 |
バイポーラトランジスタ |
バイポーラトランジスタを、構造、エネルギーバンド図、電気特性 から動作原理等を説明できる
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12週 |
バイポーラトランジスタ(2) |
バイポーラトランジスタの動作原理等を構造、エネルギーバンド図、電気特性から説明できる
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13週 |
MOSデバイス(ダイオードとトランジスタ) |
MOS動作である蓄積層、空乏層、反転層を説明できる。
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14週 |
MOSデバイス(ダイオードとトランジスタ) |
MOS動作である蓄積層、空乏層、反転層を説明できる。
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15週 |
半導体の復習 |
これまで学んだ半導体に関わる物理・化学の復習
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16週 |
期末試験 |
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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 |
応用力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |