電子デバイス１

Electronic Devices 1

9981501

81ELELD201

生野　孝

Takashi Ikuno

2024年度前期

2024 First Semester

月曜1限

Monday 1st Period

先進工学部　電子システム工学科

Department of Applied Electronics, Faculty of Advanced Engineering

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

身近にあるスマートフォン，コンピューター，家電，そして自動車などには，目的に応じた多種多様な半導体電子デバイスが搭載されている．本講義では，半導体内部および接合界面におけるキャリア（電子・正孔）の動きの観点から，これら半導体電子デバイスの基礎となる「ダイオード」と「トランジスタ」の動作原理を理解する．半導体製造プロセス，電子回路設計，デバイス開発などの実務に役立つ専門科目である．
Various semiconductor devices are mounted on smartphones, computers, and electronic vehicles. In this course, students will understand the operating principle of diodes and transistors, from the view point of carrier transport in semiconductors and at the interface of semiconductors. This is a hands-on subject, which is useful for development of semiconductor fabrication process, designing of electronic circuits, and development of electronic devices.

論理思考力・数量的スキル・情報処理能力を高めて、エレクトロニクスを中核とした深い専門知識を身に付ける．

・半導体素子の動作原理を説明するための各種物理現象について理解する．
・ダイオードおよびトランジスタの動作原理を，キャリアの動きの観点から定性的・定量的に説明できる．
・It is possible to understand various physical phenomena that are tools to explain principles for semiconductor devices.
・It is possible to qualitatively and quantitatively explain the principles of diodes and transistors from the viewpoint of carrier dynamics.

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/​​​

「電子物性１」の履修が望ましい．

小テストの実施　Quiz type test

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【準備学習】
各回の授業前に1時間程度，指定した授業内容に関する部分を読む．
【復習】
各回に提示する課題を解き，理解の定着を図る．

・試験等： 約80％　
　小テスト，レポート，試験
・平常点 ： 約20％　
　電子掲示板を用いたディスカッション
　※特別な理由がない限り，すべて出席していることを前提とする．

・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

Y

高橋 清，山田 陽一 「半導体工学　半導体物性の基礎」森北出版

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/

S.M.Sze, 「半導体デバイス　基礎理論とプロセス技術」 産業図書
※購入の必要なし．

第1回　概略説明および半導体の基礎(1)
　　　　・電子の波動性・粒子性，量子数について理解する．

第2回　半導体の基礎(2)
　　　　・エネルギーバンド構造の概略を理解する．
　　　　・フェルミ分布関数とキャリア濃度の関係を理解する．

第3回　半導体の基礎（3）
　　　　・キャリアの輸送・励起・再結合について理解する．　
　　　　・連続の式の物理的意味を理解する．

第4回　PN接合(1)
　　　　・エネルギーバンド図を用いてキャリアの動きを説明できる．
　　　　・PN接合の電流-電圧特性を理解する．

第5回　PN接合(2)
　　　　・少数キャリアの蓄積効果，降伏現象，空乏層容量について理解する．

第6回　PN接合(3)
　　　　・光励起時の電流-電圧特性を説明できる．
　　　　・ヘテロ接合のバンドダイヤグラムを描画できる．

第7回　金属-半導体接合(1)
　　　　・エネルギーバンド図が描け，PN接合との違いを説明できる．
　　　　・金属-半導体接合の電流-電圧特性を説明できる．

第8回　金属-半導体接合(2)
　　　　・ショットキー接合の容量-電圧特性について理解する．
　　　　・半導体にオーミック接合を形成する条件を説明できる．

第9回　電界効果トランジスタ(1)
　　　　・MOS構造とゲート直下の半導体中のキャリアの蓄積状態，空乏状態，反転状態がゲート基板間のポテンシャルとの関係から説明できる．

第10回　電界効果トランジスタ(2)
　　　　・MOSトランジスタのチャネルのピンチオフとトランジスタ特性が説明できる．

第11回　電界効果トランジスタ(3)
　　　　・しきい値電圧の制御法と微細化に伴う短チャネル効果について説明できる．

第12回　電界効果トランジスタ(4)
　　　　・接合型ＦＥＴのトランジスタ特性が説明できる．

第13回　バイポーラトランジスタ(1)
　　　　・中性ベース領域内での少数キャリアの解析から，PN接合ダイオードの類似点と相違点が説明できる．

第14回　バイポーラトランジスタ(2)
　　　　・不純物濃度およびベース幅と，電流増幅率の関係について理解する．
　　　　・バイポーラトランジスタと電界効果トランジスタの相違点が説明できる．

第15回　試験
　　　　・目標の達成度を評価する試験を実施し，解説を行う．

海外研究機関（材料物性関連）や国内自動車系企業での研究員としての実務経験を活かし講義する

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