エネルギー変換科学

Energy Conversion and Supply

991556H

15PHCMP304

木下　健太郎

Kentaro Kinoshita

2024年度後期

2nd Semester, 2024

火曜3限

3rd Period, Tuesday

理学部第一部　応用物理学科

Department of Applied Physics, Faculty of Science Division Ⅰ

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

半導体デバイスをそれぞれ別物として捉えるのではなく, 統一的に理解するための礎として, 半導体物理の基礎を学ぶ. 半導体デバイスの実例として, ダイオード, トランジスタ, 太陽電池等を採り上げる.

本学科のディプロマ・ポリシーに則り、半導体の物理を根本から理解し、半導体デバイスの理解・応用へと繋げる力を養う。

・半導体の物理をミクロスコミックな観点から理解する.
・半導体デバイスを理解するための基礎となるpn接合の物理を理解する.
・pn接合の物理を他の半導体デバイスに応用し, 動作原理や性能についての本質的な議論ができるようになる.

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

予習はシラバスの項目を自ら調べるようにしましょう。
復習は疑問点や発展を考えるようにしましょう。

課題に対する作文　Essay／小テストの実施　Quiz type test

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予習復習は合わせて４時間／回が目安です。

講義時間中に課すレポートと小テスト30点および到達度評価の結果70点の計100点で評価する。ただし, レポート課題等の出題状況に応じて配点を変更する場合がある。

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

N

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

資料を適宜配布する。

参考資料として以下の教科書をお勧めします。
「半導体デバイス入門: その原理と動作のしくみ (新・電子システム工学) 」、柴田直著、数理工学社
「半導体工学」、高橋清・山田陽一著、森北出版
「半導体の物理」、御子柴宣夫著、培風館

1. 半導体概論
イオン・共有結合性、半導体の種類、半導体の専門用語、エネルギーバンド(固体物理Bの復習)などに関する知識を得る。

2. 半導体中のキャリアーのふるまい
n型およびp型半導体、キャリアー密度および温度依存性、フェルミ準位、状態密度を理解できるようになる。

3. 半導体中の電流
ドリフト電流と拡散電流、電流密度、移動度と拡散定数、キャリアー連続の概念を理解できるようになる。

4. pn接合の理論的解釈
pn接合の性質、拡散電位、順・逆バイアス状態の電流電圧特性を理解できるようになる。

5. pn接合の理論的解釈2
pn接合のバンド構造を理解できるようになる。

6. ダイオードの接合容量
バイアス印加時における空乏層、電流電荷密度の分布、静電容量および拡散容量の計算法を理解できるようになる。

7. 接合トランジスター1
少数キャリアーと多数キャリアーのふるまい、pnpおよびnpnトランジスターのバンド構造、接合トランジスターの電流密度を理解できるようになる。

8. 接合トランジスター2
エミッタ・コレクタ・ベースの各接地方式における動作原理、電流電圧特性、電流増幅率における
計算法を理解できるようになる。

9. 金属/半導体接合
半導体接触、オーミック接触およびショットキー接触のバンド構造、蓄積層・空乏層・反転層状態、半導体界面のキャリアー密度を理解できるようになる。

10. 電界効果トランジスター1
金属酸化物半導体(MOS)型の電界効果トランジスター(FET)の動作原理、出力特性を理解できるようになる。

11. 電界効果トランジスター2
MOSFETの低周波・高周波等価回路、各種接地方式における電圧利得を理解できるようになる。

12. メモリー素子
揮発性および不揮発性メモリーの概念、ダイナミックランダムアクセスメモリー(DRAM)、フラッシュメモリー等の各種メモリー素子の基本的な動作原理を理解できるようになる。

13. 電気二重層トランジスター
電気二重層トランジスターの基本的な動作原理を理解できるようになる。

14. 発光素子
太陽電池、発光ダイオード等の基本的な動作原理を理解できるようになる。

15. 到達度評価と解説
講義の到達度を評価し、重要なポイントについて解説を行う。

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