エネルギー変換科学

Energy Conversion and Supply

991556H

15PHCMP304

樋口　透

Tohru Higuchi

2025年度後期

2025年度

②Second semester

月曜2限

Monday 2nd. Period

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

エネルギー変換科学は、身近な半導体デバイスの動作原理を学ぶ上で重要となる科目である。主に、pn接合ダイオード、トランジスタ、発光ダイオード等の基本的な動作原理を講義する。

物理学的な観点から、エネルギー変換デバイス（pn接合ダイオード、トランジスタ、発光ダイオード等）の動作原理を理解できるようになる。本学科のディプロマポリシーのうち「物理学及びその応用分野を含めた科学についての十分な基礎学力」を身に付けることに相当する科目である。

エネルギー変換デバイス（pn接合ダイオード、トランジスタ、発光ダイオード等）の動作原理を、物理学的な観点から理解できるようになる。

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/​​​

エネルギー変換科学の講義で学んだ諸概念の理解を深めるために、選択科目の固体物理Bと並行して履修及び復習することが望ましい。

課題に対する作文　Essay／小テストの実施　Quiz type test

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・講義は、指定した教科書を用い、授業計画に記載されている内容に沿って進める。準備学習として、教科書およびLETUS上に掲示した課題を自分で予習しておくこと。予習2時間を必要とする。
・復習として、講義時に説明する式やデバイス原理の証明を自分で行うこと。復習2時間を必要とする。
・各回ごとに準備学習・復習については指示する。詳細な項目は「授業計画の項目」を参照すること。

出席が2/3以上あることを前提にして、不定期に課すレポートおよび15回目の試験の点数により評価する。

・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

古川 静二郎 (共著) 「電子デバイス工学(第2版・新装版)」（森北出版）
ISBN 978-4-627-70563-0

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://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

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

必要に応じて適宜指示する。

[項目と内容]
すべての履修学生に対して、半数以上の授業回を対面で受講することを求める 。

内容：　半導体/エネルギー変換デバイス（前半は物性系，後半はデバイス系）
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
　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. ダイオードの接合容量
　逆バイアス時における空乏層、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。

6. 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。

7. 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。

8. 金属-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。

9. 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。

10. 電界効果トランジスター2
　MOS-FET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。

11. 集積回路（パワポによる講義，その場でレポート作成）
　集積回路(IC)の分類、アナログIC、バイポーラ論理IC、MOS論理ICの基本的な動作原理を理解できるようになる。

12. メモリー素子（パワポによる講義，その場でレポート作成）
　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（パワポによる講義，その場でレポート作成）
　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. 到達度評価試験と解説
 講義の到達度評価試験を行い、重要なポイントについて解説を行う。

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・出席の把握は、出欠管理システムにより行う。また、講義時に配布する用紙への名前記入を併用して行う場合がある。
・単位取得のためには、2/3以上の出席が必要である。

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