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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	〇	小テストの実施 Quiz type test	〇
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。

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