エネルギー変換科学のシラバス情報

科目名称
Course title(Japanese)
エネルギー変換科学 科目番号
Course number
15PHCMP304
科目名称(英語)
Course title(English)
Energy Conversion and Supply
授業名称
Class name
エネルギー変換科学
教員名 木下 健太郎
Instructor
開講年度学期 2022年度 後期
Year/Semester
曜日時限 火曜3限
Class hours
開講学科
Department
理学部第一部 応用物理学科
外国語のみの科目
(使用言語)
Course in only foreign
languages (languages)
-
単位
Course credit
2.0 授業の主な実施形態
Main class format
ブレンド型授業/Blended format
概要
Descriptions
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.
目的
Objectives
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。
到達目標
Outcomes
・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.
履修上の注意
Course notes prerequisites
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。
アクティブ・ラーニング科目
Teaching type(Active Learning)
課題に対する作文
Essay
小テストの実施
Quiz type test
ディベート・ディスカッション
Debate/Discussion
- グループワーク
Group work
-
プレゼンテーション
Presentation
- 反転授業
Flipped classroom
-
その他(自由記述)
Other(Describe)
-
準備学習・復習
Preparation and review
予習復習は合わせて4時間/回が目安です。
成績評価方法
Performance grading
policy
講義時間中に課すレポートと小テスト60点および到達度評価の結果40点の計100点で評価する。
学修成果の評価
Evaluation of academic
achievement
・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
教科書
Textbooks/Readings
・教科書を使用する場合は、MyKiTS(教科書販売サイト)から検索・購入可能ですので以下のURLにアクセスしてください。
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
 
・Search and purchase the necessary textbooks from MyKiTS (textbook sales site) with the link below.
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
参考書・その他資料
Reference and other materials
「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
「図説 電子デバイス」、菅博著、産業図書
「半導体工学」、松波弘之著、昭晃堂
授業計画
Class plan
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。
教職課程
Teacher-training course
実務経験
Practical experience
-
教育用ソフトウェア
Educational software
-
備考
Remarks
991556H
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