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授業科目名
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担当教員
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電子デバイス工学I
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小野島 紀夫／鍋谷 暢一
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時間割番号
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単位数
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コース
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履修年次
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期別
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曜日
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時限
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| TEE303 | 2 | (未登録) | 3 | 前期 | 月 | II | ||||||||||||||||
| ［概要］ | ||||||||||||||||||||||
| 固体物理の基礎から半導体工学の理論，とくにpn接合の物理を理解することを目標とする．また，pn接合を利用した半導体デバイスである発光ダイオード，太陽電池，バイポーラトランジスタの動作原理について学ぶ． | ||||||||||||||||||||||
| ［具体的な達成目標］ | ||||||||||||||||||||||
| (ア)固体物理の基礎を理解する． (イ)結晶の周期ポテンシャルの影響を理解する． (ウ)半導体工学の理論を理解する． (エ)半導体中でのキャリア輸送機構を理解する． (オ)pn接合の物理を理解する． (カ)pn接合を利用したデバイスの動作原理を理解する． |
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| ［必要知識・準備］ | ||||||||||||||||||||||
| 固体物性，電磁気に関する知識があると望ましい． | ||||||||||||||||||||||
| ［評価方法・評価基準］ | ||||||||||||||||||||||
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| ［教科書］ | ||||||||||||||||||||||
| ［参考書］ | ||||||||||||||||||||||
| ［講義項目］ | ||||||||||||||||||||||
| 第1,2回 固体物理の基礎 − ボーアモデル − エネルギー準位 − 電子軌道の分裂 − 結晶構造 第3,4回 周期ポテンシャルの影響 − ブロッホの定理 − 実格子と逆格子 − 電子波の回折 − バンドギャップの形成 − オームの法則 − 有効質量 第5,6回 半導体工学の理論 − キャリアの散乱と移動度 − 熱平衡状態 − 電子の状態密度 − フェルミ準位 − 半導体のキャリア密度 − 不純物ドーピングと伝導型 第7回 キャリア輸送機構 − キャリアの生成と再結合 − ドリフト電流と拡散電流 − アインシュタインの関係 − 少数キャリアの寿命 − 拡散方程式 第8回 中間評価 第9-12回 pn接合の物理 − 拡散電位 − 過剰少数キャリアの注入 − 整流性 − 空乏層解析 − 階段接合と傾斜接合 − 耐圧とオン抵抗の関係 第13回 発光ダイオードと太陽電池 − 発光ダイオードの構造 − 波長とバンドギャップの関係 − 太陽電池の構造 − エネルギー変換効率 − 開放電圧と短絡電流 第14回 バイポーラトランジスタ − 薄いpn接合 − バイポーラトランジスタの構造 − 増幅作用 − 電流増幅率と注入効率・輸送効率の関係 第15回 総括評価 |
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| ［教育方法］ | ||||||||||||||||||||||
| pn接合の物理や半導体デバイスの動作原理について，エネルギーバンド図を用いて説明する．半導体デバイスの物理現象や電気的特性を解析的に理解するために数式を用いて説明する．数式の物理的な意味を理解すること． MOS型電界効果トランジスタ(FET)については電子デバイス工学II(後期)，有機半導体については電子デバイス工学特論(大学院修士課程)でそれぞれ講義する． |
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| ［JABEEプログラムの学習・教育目標との対応］ | ||||||||||||||||||||||
| (未登録) | ||||||||||||||||||||||
| ［その他］ | ||||||||||||||||||||||
| (未登録) | ||||||||||||||||||||||