電子デバイス｜シラバス情報

授業コード

520331

オムニバス

科目名

電子デバイス

科目名（英語）

Electronic Devices

配当学年

2年

単位数

2単位

年度学期

2026年度秋学期

曜日時限

月曜2限

対象学科

基_電電,基_電情

コース

科目区分

専門科目

必選の別

選択科目

担当者

青柳　稔

教室

3-325

実務家教員担当授業

指導教員は、電気メーカーで電子回路の設計・開発、自動車メーカーで自動車用半導体のデバイスおよびプロセス、信頼性に関する実務経験がある。その経験を活かし電子物性に関しての基礎の授業をおこなっている。

授業の目的と進め方

電子デバイスの動作を定性的に理解するために、電子、正孔の動きまで掘り下げて、最先端電子デバイスの基礎であるダイオード、バイポーラトランジスタ、MOSトランジスタ等の各種半導体電子デバイスの動作原理について理解する。また、これらにより、幅広い電子デバイスの応用技術に対応できる基礎力を身につける。なお、毎回、授業中に簡単な小テストをおこなう(これにより出席も確認する)。課題については、wordで作成しそのPDFファイルをポータルサイト経由で提出してもらう。解答はポータルサイトにて公開する。小テスト、課題、期末試験にて成績を判定する。教室で授業を受講していないのにも関わらず小テストを提出したり（IPアドレスから分かります）、他の学生の課題をコピーした場合には、評価は未受講となります。

達成目標１

固体材料の物性について、電子、正孔の振る舞いのレベルから、説明することが出来る［20%］。

達成目標２

pn接合を中心に、ダイオードの動作原理（整流作用）について、物理的見地から説明できる［20%］

達成目標３

pnp接合とnpn接合を中心に、バイポーラトランジスタの動作原理について、説明できる［20%］

達成目標４

MOS構造を中心に、MOSトランジスタの動作原理について、説明できる［20%］

達成目標５

各種電子デバイスにおける半導体材料に関する用語について説明できる［20%］

達成目標６

達成目標７

アクティブラーニング

ディスカッション

ディベート

グループワーク

プレゼンテーション

実習

フィールドワーク

その他課題解決型学習

授業計画

授業時間外課題（予習および復習を含む）

第１回

量子論入門：粒子と波としての電子、de Broglieの物質波、Schrödingerの波動方程式

前期の「電子物性」の復習をしておくこと。（３時間）

第２回

量子論と固体の帯理論

前期の「電子物性」のエネルギー準位について復習しておくこと。（３時間）

第３回

統計力学の基礎：Fermi-Dirac 統計に関して

エネルギーと粒子の分布についてについて予習し、復習としてFermi-Dirac 統計について説明できるようにすること。（３時間）

第４回

シリコンの特質

シリコンの概要について予習し、復習として半導体にシリコンが使われる理由について、説明できるようにすること。（３時間）

第５回

真性半導体と外因性半導体

半導体の特性について予習し、復習として真性半導体、外因性半導体について説明できるようにすること。（３時間）

第６回

半導体と伝導機構：連続の方程式

キャリヤ（電子と正孔）について予習し、復習としてドリフトと拡散について説明できるようにする。（３時間）

第７回

PN接合：エネルギ平衡状態、順バイアス、逆バイアスのエネルギーバンド図と電流密度

P形とN形半導体のエネルギーバンドについて予習し、復習としてPN接合の特性を説明できるようにすること。（３時間）

第８回

PN接合：PN接合内の電位、電界、接合容量

簡単な微分方程式について予習し、復習としてPN接合の電位、電界、接合容量を式で理解できるようにすること（３時間）

第９回

金属-半導体接合、トンネルダイオード、ヘテロ接合、ダイオードを使った回路

ダイオードを使った回路について予習し、復習として金属-半導体接合、トンネルダイオード、ヘテロ接合、ダイオードを使った回路について動作を説明できるようにする。（３時間）

第10回

バイポーラトランジスタ

pn接合の構造とエネルギーバンドについて再度予習し、復習として、バイポーラトランジスタの動作原理について、断面構造図を用いて説明できるようにする。（３時間）

第11回

バイポーラトランジスタ回路

バイポーラトランジスタの動作について予習し、復習としてバイポーラトランジスタを用いた増幅回路について復習すること。（３時間）

第12回

電界効果トランジスタ

平行平板コンデンサについて予習し、復習としてMOSーFETの動作原理を説明できるようにする。（３時間）

第13回

CMOSと集積回路

MOSトランジスタについて振り返っておくこと。そのうえで、PMOS とNMOSの動作について予習し、集積回路の中でのこれらの動作について復習する。（３時間）

第14回

サイリスタ、DRAM、SSD、受光素子
総合復習（総合小テスト）

これまで学修した内容を小テストを中心に復習すること。（３時間）

課題等に対するフィードバック

課題の解答はポータルサイトを通して公開する。必要に応じて授業内で解説を行う。

評価方法と基準

小テスト３０%、課題３０％、期末テスト４０％で総合評価する。これらの点数の総合得点を求め、１００点満点で６０点以上を合格（C評価以上）とする。　小テストは毎授業でおこない、課題は５回程度課すので、確実に授業に参加し各授業の内容を学修すること。

テキスト

高橋清　山田陽一　著『半導体工学　半導体物性の基礎』森北出版（2020年3月新装版）ISBN978-4-627-71044-3

参考図書

下村　武　著『電子物性の基礎とその応用』コロナ社（1963）ISBN978-4-339-00468-7

科目の位置づけ（学習・教育目標との対応）

科目の位置づけ（学習・教育目標との対応）、２年春学期にある「電気磁気学」及び「電子物性」の知識の一部をさらに発展させ、将来、半導体関連（LSIの設計など）の仕事に従事する際に要求される専門的知識を身につける科目である。

履修登録前の準備

２年春学期にある「電気磁気学」及び「電子物性」の内容を復習しておくこと。特に、春学期の科目である「電子物性」の内容が理解できていないと、半導体電子デバイスの深い理解が難しい。