半導体工学

なし

固体電子論(5学期)で学んだ半導体の基礎とデバイスの基本動作を概略理解していることを前提に、バイポーラ・トランジスタについて主に学ぶ。その動作原理を、もとになっている物理現象から理解することを目標とする。その過程で、PN接合ダイオードについての理解を深めることも目標である。また、近年重要性が増している光半導体の基本についても学ぶ。

とくになし

固体電子論

教科書:柴田直 著 「半導体デバイス入門 その原理と動作のしくみ」 数理工学社
参考書:古川静二郎 他著 「電子デバイス工学」 森北出版

導入としてpn接合ダイオードの電流電圧特性について学んだ後に、バイポーラトランジスタの動作原理について、物理現象から理解していく。現実のデバイスにおける大きさや増幅率等の典型的な数値とその単位についてもみにつけていく。

第1回 イントロダクション。半導体デバイス。ダイオードとトランジスタ。
第2回 理想ダイオードの電流電圧特性(復習)
第3回 実際のダイオードの電流電圧特性
第4回 薄いベース層をもつPN接合ダイオード
第5回 ダイオードのパルス応答
第6回 バイポーラトランジスタ。増幅機能をもつデバイス。
第7回 電流制御デバイスとしてのバイポーラトランジスタ
第8回 実際のバイポーラトランジスタ構造
第9回 バイポーラトランジスタの電流増幅率
第10回 バイポーラトランジスタの電流電圧特性
第11回 実際のバイポーラトランジスタにおける特性の変化
第12回 バイポーラトランジスタの高周波に対する応答
第13回 パワー半導体デバイス
第14回 光半導体デバイス。太陽電池と発光ダイオード。
第15回 まとめの演習と解説
以上は予定であり、変更の可能性はある。

講義を中心にしてすすめる。演習を授業中に行う場合もある。宿題を課し、その内容について数名の受講者間で閲覧議論をしたり、みなに発表したりしてもらう場合もある。

ノートや、授業に対応する部分の教科書や参考書を参照して理解を深める。式変形をていねいにおったり、問題演習をおこなったり、実施のデバイスにおける数値例の計算を行うことは、理解を深めることにつながるはずである。

授業中に実施する演習や宿題等を用いて評価する。毎回の提出状況を40%、15回に行うまとめの演習(試験)を60%程度の重みで評価する予定である。全体の60%以上の内容を合格の最低基準とする。合格の場合には以下の内容の基本を理解し、正しく説明でき、関連する式および数値とその単位の計算をできるようになっているはずである。
* PN接合ダイオードの電流電圧特性
* バイポーラトランジスタの動作原理と電流増幅機能

木曜昼休み。および いつでも訪れてください。

デバイスをブラックボックスとして見るのではなく、その動作を起こしている物理現象に立ち戻って理解を深めることを身につけてほしい。

ケイ素(Si、シリコン)でできているダイオードの内部において、電磁気学などで学んできた内容を適用し、電子の動きを理解していきます。