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授業の目標
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電子機器だけでなく、最近進歩が目覚しい自動車やロボット等の高度な機械システムにおいてもエレクトロニクスは不可欠なものとなっている。それらの制御の中枢となる部品を構成するＩＣ、ＬＳＩ等の集積回路は益々重要性を増している。ここでは、集積回路を構成するキーデバイスであるトランジスタやダイオードの動作原理や基礎的な性質を 理解する事を目的とする。更に、最近目覚ましい発展を遂げているワイドバンドギャップ半導体の新しい応用展開について理解する事を目指す。
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到達目標
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半導体の重要性について理解する。
電気伝導を決める基本的な要因を理解し、キャリヤのドリフト現象からオームの法則を導く事ができる。
pn接合の電気的な性質と重要性を理解し、空乏層内の電界・電位分布を数式を用いて取り扱う事ができる。
pn接合によるダイオードとトランジスタの動作原理と基本的な特性を理解する。
金属・半導体接触の電気的性質の変化とその重要性について理解する。
MOS構造の電気的性質およびMOSトランジスタの動作原理を理解する。
トランジスタのスイッチング動作とインバータ回路、CMOS回路の重要性を理解する。
発光デバイスにおけるヘテロ接合の重要性を理解する。
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身につく能力
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＜全学ディプロマ・ポリシー＞
○【知識・理解・技術】
１．各専門分野の知識・技術を習得し、活用する力を身につけている
【教養・基礎的能力】
２．幅広い教養と、外国語能力、情報活用能力、コミュニケーション能力などの基礎的能力を身につけている
【態度・志向性】
３．多様な価値観を有する人々と倫理観・責任感をもって協働することができる
【態度・志向性】
４．時代の変化に主体的に対応するため継続的に学び、自律的に行動することができる
【問題発見・解決能力】
５．専門の知識・技術及び基礎的能力を統合し活用して、問題を発見し解決する能力を身につけている
【ｸﾞﾛｰｶﾙ・創造的思考力】
６．地域的・国際的視点をあわせもち、また、新たな価値を想像する力を身につけている
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授業の概要
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電子材料としての半導体の基本物性から始まり、その電気伝導の制御法について学習する。次に、トランジスタ動作の基礎となるｐｎ接合、ショットキー接合、MOS構造の電気的な性質を学ぶ。さらに、それらを利用したトランジスタの動作原理および特徴について学ぶ。また、化合物半導体の多様性を理解し、最近の発光デバイスやパワー半導体デバイスの発展を学ぶ。
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授業の計画
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１．半導体結晶とエネルギーバンド
２．不純物ドープによるキャリヤ密度制御
３．キャリヤ移動度とオームの法則
４．ｐｎ接合の形成と整流性
５．空乏層の解析
６．空乏層容量
７．ｐｎ接合の電流電圧特性
８．金属/半導体接触
９．バイポーラトランジスタの構造と動作原理
１０．トランジスタのスイッチング動作とデジタル制御
１１．インバータ回路とNANDゲート
１２．MIS構造の電気的性質
１３．MOSトランジスタの動作とCMOS回路
１４．ｐｎ接合の光電効果と太陽電池
１５．化合物半導体とヘテロ接合
１６．定期試験
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授業時間外学修の指示
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授業で課された課題を丁寧に自習し、レポートを必ず提出する。
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成績評価の方法
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おおむね、レポート30％、期末試験70％とし出席状況も加味して総合的に評価する。
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テキスト・参考書等
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テキスト：古川静二郎他『電子デバイス工学』森北出版 税抜2,000円
ISBN:978-4-627-70563-0
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履修上の留意点
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資料
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備考
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