到達目標
電子や原子などの性質を理解し、金属や半導体などの材料物性を理解する。半導体とそれを用いたデバイス構造、動作原理、電気特性について、物性的観点から理解する。 (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 。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てきる。物質を構成する様々な元素の性質を理解し、それらの性質が電子の振る舞いによることを周 期表と関連付けて理解できる。元素の組み合わせからなる無機元素および化合物の構造、結合状態、性質について説明することができる。
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 | 最低限必要なレベルの目安(可) |
| 電子や原子などの性質を理解し、 金属や半導体な ど材料物性を理解する。 | 磁性、誘電性、 圧電性を説明で きる ・固体のエネル ギーと質量の関 係について説明 できる ・ダブルヘテロな どの特殊構造を 説明できる | 金属・半導体・ 絶縁体の区別を 説明きる ・半導体の結晶 構造とエネル ギーバンドについ て説明できる ・不純物半導体 (p型、n型)のでき方(構成)を説明 できる | 電子の電荷量 や質量、単位などの基本性質を説 明できる ・原子の基本的 構造を説明できる ・真性半導体と不 純物半導体の区別できる ・元素半導体と化 合物半導体の区 別ができる |
| 半導体とそれを 用いたデバイス 構造、動作原理、電気特性につい て、物性的観点から理解する。 | 実験なとできる得ら れるデータからパラメータを抽出できる | エネルギーバンド図を用いて、pn 接合大オード、バイポーラトランジスタ、ユニポーラトランジスタの 動作原理と電気 特性を理解できる | pn接合の構造を エネルギーバンド 図から説明できる ・バイポーラトラン ジスタの構造をエ ネルギーバンド図 から説明ができる・ユニポーラトランジスタの構造をエ ネルギーバンド図 から説明ができる |
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、エネルギーバンドについて学ぶ。
授業の進め方・方法:
定期試験（中間・期末）を各50％とし、100点満点で評価する。
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 |
結晶構造 |
イオン結合、共有結合、金属結合、結晶構造を理解し、説明できる
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| 2週 |
格子振動 |
格子振動、格子振動の量子化を理解し、説明できる。
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| 3週 |
固体の熱的性質 |
固体比熱、アインシュタイン理論、熱伝導を理解し、説明できる
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| 4週 |
古典的電子伝導モデル |
自由電子、ドリフト速度、緩和時間、移動度を理解し、説明できる。
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| 5週 |
量子力学の基礎 |
物質の粒子性と波動性、波動方程式、トンネル効果、パウリの排他律を理解し、説明できる
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| 6週 |
固体のエネルギーバンド理論 |
自由電子モデル、フェルミディラック分布、クローニッ
ヒ・ぺニーモデル、結晶内の電子運動 を理解し、説明できる。
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| 7週 |
半導体と金属の電気的性質 |
真性半導体・不純物半導体、ダイオードの動 作とエネルギーバンド・電気特性を理解し説明できる
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| 8週 |
中間テスト |
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| 4thQ |
| 9週 |
半導体デバイス |
バイポーラ・ユニポーラトランジスタの動作とエ ネルギーバンド・電気特性を理解し、説明できる。
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| 10週 |
固体の光学的性質 |
光の吸収と反射、光電効果、太陽電池、半導体レーザを理解し説明できる。
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| 11週 |
誘電体 |
誘電率と分極を理解し説明できる。
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| 12週 |
磁性体 |
磁化率と透磁率、反磁性体、強磁性体、常磁性体を理解し説明できる。
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| 13週 |
超伝導体 |
超伝導現象、高温超伝導を理解し、説明できる。
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| 14週 |
固体の量子効果 |
量子井戸、超格子、エネルギーバンド、量子化、電気
伝導を理解し、説明できる。
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| 15週 |
デバイス特性解析 |
測定データからの各種パラメータの導出し、説明できる。
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| 16週 |
期末試験 |
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評価割合
| 試験 | 発表 | レポート | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 60 | 15 | 15 | 0 | 0 | 0 | 90 |
| 基礎的能力 | 20 | 5 | 5 | 0 | 0 | 0 | 30 |
| 専門的能力 | 20 | 5 | 5 | 0 | 0 | 0 | 30 |
| 分野横断的能力 | 20 | 5 | 5 | 0 | 0 | 0 | 30 |