シラバス
※学期中に内容が変更になることがあります。

2020年度


11620200-001 

△電子デバイスⅠ-1
Electronic Devices I-1
2単位/Unit  秋学期/Fall  京田辺/Kyotanabe  講義/Lecture

  大谷 直毅

<概要/Course Content Summary>

半導体の応用範囲はエレクトロニクスのみではなく照明,太陽電池,電源など今日では多岐に渡っている。半導体は別名「産業の米」と言われるように,半導体デバイスの進歩が産業の発展を可能とし新しい分野を切り開いて来た。半導体デバイスの知識を取得することは電気系学生にとっては当然のことであるが,将来の産業構造の変化に対応するために理工系学生全てに重要と思われる。 
本講義では,半導体の基本概念の理解から始まり,半導体中の電子を支配する物理法則の概略を全体的に学んだ上で,pn接合ダイオードの基本動作を理解することを最終目標とする。後に続く「電子デバイスII」の中心となるバイポーラトランジスタや電界効果トランジスタを理解する上でも本講義の内容は必須である。 
企業および国立研究所での半導体光電子デバイス研究の経験を有する教員が,半導体の基本概念からpn接合ダイオードの物理までを概説する。

<到達目標/Goals,Aims>

半導体の基本性質,電気伝導特性を理解し,最終的にはpn接合ダイオードにおける整流特性を理解できるようにすることである。単なる定性的な理解ではなく,キャリア密度や電流値などを算出するための簡単な理論計算の手順を理解することが重要である。

<授業計画/Schedule>

(実施回/
Week)
(内容/
Contents)
(授業時間外の学習/
Assignments)
(実施回/ Week) (内容/ Contents) 概論:半導体の定義,エネルギーバンドモデル  (授業時間外の学習/ Assignments) 予習復習 
(実施回/ Week) (内容/ Contents) 真性半導体,p型/n型物半導体  (授業時間外の学習/ Assignments) 予習復習 
(実施回/ Week) (内容/ Contents) 真性半導体のキャリア密度:状態密度,フェルミ準位  (授業時間外の学習/ Assignments) 予習復習 
(実施回/ Week) (内容/ Contents) 不純物半導体のキャリア濃度  (授業時間外の学習/ Assignments) 予習復習 
(実施回/ Week) (内容/ Contents) 真性キャリア密度,キャリア密度の温度依存性  (授業時間外の学習/ Assignments) 予習復習/中間レポート1 
(実施回/ Week) (内容/ Contents) 電界中の電気伝導:移動度,ドリフト電流,ホール効果  (授業時間外の学習/ Assignments) 予習復習 
(実施回/ Week) (内容/ Contents) キャリアの拡散:拡散電流  (授業時間外の学習/ Assignments) 予習復習 
(実施回/ Week) (内容/ Contents) キャリアの生成と再結合過程:連続の式  (授業時間外の学習/ Assignments) 予習復習 
(実施回/ Week) (内容/ Contents) 半導体デバイス作製方法の概略  (授業時間外の学習/ Assignments) 予習復習/中間レポート2 
(実施回/ Week) 10  (内容/ Contents) pn接合:階段接合における空乏層と内蔵電位の形成  (授業時間外の学習/ Assignments) 予習復習 
(実施回/ Week) 11  (内容/ Contents) pn接合:片側階段接合,傾斜接合,空乏層容量  (授業時間外の学習/ Assignments) 予習復習 
(実施回/ Week) 12  (内容/ Contents) pn接合:整流特性  (授業時間外の学習/ Assignments) 予習復習 
(実施回/ Week) 13  (内容/ Contents) pn接合:電荷の蓄積と過渡応答,拡散容量  (授業時間外の学習/ Assignments) 予習復習 
(実施回/ Week) 14  (内容/ Contents) 金属と半導体の接合:ショットキー接合,オーミック接触  (授業時間外の学習/ Assignments) 予習復習/中間レポート3 
(実施回/ Week) 15  (内容/ Contents) バイポーラトランジスタの動作原理概略  (授業時間外の学習/ Assignments) 復習/期末レポートの準備 

<成績評価基準/Evaluation Criteria>

中間レポート  60%  各パートの講義内容の理解度 
期末レポート  40%  全体的な講義内容の理解度。 

履修した全範囲の内容について最終的に到達できた理解度を確認し評価する。

 

<成績評価結果/Results of assessment>   成績評価の見方について/Notes for assessment

    

登録者数

成績評価(%)

評点
平均値

備考

A B C D F
53 34.0 34.0 20.8 1.9 9.4 0.0 2.8

<テキスト/Textbook>

大谷直毅  『基礎から学ぶ半導体電子デバイス』 (森北出版、2019) ISBN:97846277762110 

 

このテキストを用いて講義を進めます。コピーは不可。

<参考文献/Reference Book>

南日康夫,他(訳)  『半導体デバイス-基礎理論とプロセス技術-』第二版 (産業図書、2005)全体的に詳細な解説がなされている 
 

長谷川文夫,他  『電子デバイスの基礎と応用』初版 (産業図書、2011)ISBN:978-4-7828-5555-3 解説丁寧。新しい本なのでディスプレイなど最新の話題も網羅されている 
 

参考書は補助的なものです。他の参考書もおすすめできますので,相談してください。

 

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