固体電子論

http://www.mizugaki.es.uec.ac.jp/~ymizu/kougi/

半導体の性質や半導体内でのキャリアの振る舞い, エネルギー帯図を使った半導体界面の働きなどの基礎知識を身につけてダイオードの動作原理を理解し, トランジスタ動作やレーザ動作などへ発展できるようにする。
[光工学プログラムと物理工学プログラム向けのクラスです。電子工学プログラムは中村淳先生が担当のクラスを履修すること。]

理数基礎科目と類共通基礎科目

なし

教科書:電子デバイス工学 (古川静二郎・他) 森北出版

参考書:半導体デバイス(古川静二郎) コロナ社
参考書:絵から学ぶ半導体デバイス工学(谷口研二・他) 昭晃堂
参考書:半導体デバイス入門 -その原理と動作のしくみ-(柴田直) 昭晃堂

パソコン, テレビ, 携帯電話などの電気製品は, トランジスタと呼ばれるいろいろな種類の半導体デバイスを使用している。この科目では電子デバイスの基礎となる知識の習得をしてもらうために, 電子の性質, 結晶, エネルギー準位, エネルギー帯図, 半導体中のキャリア, pn接合ダイオードなどの理解を目指す。
毎回演習提出。ときどき宿題提出。演習や宿題の提出にGoogle Classroomを使用。

第1回:電子と結晶(1) 水素原子模型と電子軌道
第2回:電子と結晶(2) 結晶と結合形式、結晶の単位胞と方位
第3回:エネルギー帯と自由電子(1) エネルギー準位とエネルギー帯
第4回:エネルギー帯と自由電子(2) 半導体・金属・絶縁体のエネルギー帯構造
第5回:半導体のキャリア
第6回:キャリア密度とフェルミ準位(1) 真性キャリア密度と真性フェルミ準位
第7回:キャリア密度とフェルミ準位(2) 外因性半導体のキャリア密度とフェルミ準位
第8回:中間試験 および 試験問題の解説
第9回:半導体の電気伝導(1) ドリフト電流、半導体におけるオームの法則
第10回:半導体の電気伝導(2) 拡散電流、キャリア連続の式
第11回:pn接合とダイオード(1) pn接合ダイオードのエネルギー帯構造
第12回:pn接合とダイオード(2) pn接合ダイオードを流れる電流
第13回:ダイオードの接合容量(1) 空乏層容量
第14回:ダイオードの接合容量(2) 拡散容量
第15回:トランジスタへの発展, 期末試験と試験問題の解説

予習:教科書の内容や語句(専門用語)について調べておく。
復習:ノート(講義スライド)や演習の内容を再確認し、教科書を再読することで体系的に知識を整理する。また、教科書の練習問題を解き、知識を定着させる。

a) 評価方法:
中間試験・期末試験および演習・レポートの結果を, 次のように総合評価する。
成績評価=(演習・レポートの評価点×20%)+(中間試験の評価点×30%)+
(期末試験の評価点×50%)
(b) 評価基準:
以下の到達レベルをもって合格の最低基準とする。
(1) エネルギー帯図を説明できる。
(2) 半導体中のキャリアの生成機構を説明できる。
(3) 半導体中の電気伝導機構を説明できる。
(4) pn接合の電気伝導特性を説明できる。

木曜日6時限目を原則とする。事前の連絡があれば他の曜日・時限も可能。メールやGoogle Classroomも使ってみてください。

半導体のpn接合は、情報社会の基盤を構築する電子デバイスの基本構造です。積極的な取り組みを期待します。

半導体工学や電子デバイスの基礎となる科目です。