電子デバイス [C4][対面]

開講年度

2025年度

開講学期

後期

科目名

電子デバイス

授業種別

講義

科目名（英語）

Electronic Device

授業情報(授業コード・クラス・授業形態)

A0400098 電子デバイス [C4][対面]

担当教員

相川慎也

単位数

2.0単位

曜日時限

水曜3限

キャンパス

八王子

教室

1N-216講義室

学位授与の方針

1 基礎知識の修得 20 ％
2 専門分野の知識・専門技術の修得 80 ％
3 汎用的問題解決力の修得 0 ％
4 道徳的態度と社会性の修得 0 ％

具体的な到達目標

・エネルギーバンド図を適切に描くことができ，バンド図を用いて電子（正孔）の挙動を説明することができる
・真性半導体および不純物半導体（n型・p型）に関する定性的または定量的説明ができる
・バンド図を用いたpn接合ダイオードに関する説明ができる．また，主要ファクターの導出ができる
・MOSFETにおけるキャリア輸送に関する定性的説明ができる．また，主要ファクターの導出ができる

受講にあたっての前提条件

・「電子物性」が履修済みであることが望ましい
・自然対数，常用対数，指数関数の計算ができること
・片対数グラフが理解できること

授業の方法とねらい

電子デバイスはディスクリートな素子としてよりは，むしろ集積回路を構成して用いられることが多い．集積回路を扱うには，個々のデバイスの振る舞いをしっかり理解しておくことが必要である．
本講義では，ダイオードやトランジスタなどの非線形素子の概念を持ち，その機能を定性的・定量的に説明できることをねらいとする．電子物性で学んだ固体中での電子の挙動をベースに，電子デバイスを形成するための半導体物理と電子デバイスの動作原理・設計指針に関する考え方を修得する．
なお，状況に応じて実施方式や内容の一部を変更することがある．

AL・ICT活用

クリッカー・タブレット等ICTを活用した双方向授業

第1回

授業形態

対面

事前学習

[事前学習] 教科書pp.1〜16を熟読しておくこと．また，KU-LMSにアップロードしてある第1回目の講義資料を閲覧し，わからない単語などを事前に調べておくこと．

3時間

授業内容

【バンド理論の概略】
半導体素子の動作原理を説明するための基本的な物理現象として，固体中の電子のエネルギー値が離散的かつ帯状になること，および正孔の概念，金属・半導体・絶縁体の違いを理解する．

事後学習・事前学習

[事後学習] 講義で学んだ内容を確認するため，KU-LMSから確認テストに解答すること．理解度が低かった点については，配布資料を見直し，各自復習しておくこと．

1.5時間

第2回

授業形態

対面

授業内容

【半導体中のキャリア濃度】
半導体素子の動作原理を説明するための基本的な物理現象として，半導体中のキャリア濃度が何によって決められるか，不純物の添加量と抵抗率の関係，キャリア濃度の温度依存性を理解する．

事後学習・事前学習

[事前学習] 教科書pp.16〜37を熟読しておくこと．また，KU-LMSにアップロードしてある第2回目の講義資料を閲覧し，わからない単語などを事前に調べておくこと．
（必要時間）3時間
[事後学習] 講義で学んだ内容を確認するため，KU-LMSから確認テストに解答すること．理解度が低かった点については，配布資料を見直し，各自復習しておくこと．
（必要時間）1.5時間

4.5時間

第3回

授業形態

対面

授業内容

【半導体中の電気伝導】
半導体素子の動作原理を説明するための基本的な物理現象として，電界印加時の電子の運動，キャリアの拡散現象を理解する．

事後学習・事前学習

[事前学習] 教科書pp.37〜44を熟読しておくこと．また，KU-LMSにアップロードしてある第3回目の講義資料を閲覧し，わからない単語などを事前に調べておくこと．
（必要時間）3時間
[事後学習] 講義で学んだ内容を確認するため，KU-LMSから確認テストに解答すること．理解度が低かった点については，配布資料を見直し，各自復習しておくこと．
（必要時間）1.5時間

4.5時間

第4回

授業形態

対面

授業内容

【pn接合のエネルギー帯図】
半導体が出払領域にあり，ドナーやアクセプターがすべてイオン化している条件を前提とし，pn接合面に空乏層が形成される理由，拡散電位が電圧計で測定できない理由を理解する．

事後学習・事前学習

[事前学習] 教科書pp.65〜69を熟読しておくこと．また，KU-LMSにアップロードしてある第4回目の講義資料を閲覧し，わからない単語などを事前に調べておくこと．
（必要時間）3時間
[事後学習] 講義で学んだ内容を確認するため，KU-LMSから確認テストに解答すること．理解度が低かった点については，配布資料を見直し，各自復習しておくこと．
（必要時間）1.5時間

4.5時間

第5回

授業形態

対面

授業内容

【pn接合ダイオードの電流-電圧特性】
半導体が出払領域にあり，ドナーやアクセプターがすべてイオン化している条件を前提とし，順方向電流が電圧に対して指数関数的に増加する理由，逆方向電流が電圧に対して一定となる理由を理解する．

事後学習・事前学習

[事前学習] 教科書pp.69〜89を熟読しておくこと．また，KU-LMSにアップロードしてある第5回目の講義資料を閲覧し，わからない単語などを事前に調べておくこと．
（必要時間）3時間
[事後学習] 講義で学んだ内容を確認するため，KU-LMSから確認テストに解答すること．理解度が低かった点については，配布資料を見直し，各自復習しておくこと．
（必要時間）1.5時間

4.5時間

第6回

授業形態

対面

授業内容

【pn接合ダイオードの空乏層容量】
半導体が出払領域にあり，ドナーやアクセプターがすべてイオン化している条件を前提とし，静電容量と空乏層中の電荷量の関係，印加電圧と静電容量の関係を理解する．

事後学習・事前学習

[事前学習] 教科書pp.89〜95を熟読しておくこと．また，KU-LMSにアップロードしてある第6回目の講義資料を閲覧し，わからない単語などを事前に調べておくこと．
（必要時間）3時間
[事後学習] 講義で学んだ内容を確認するため，KU-LMSから確認テストに解答すること．理解度が低かった点については，配布資料を見直し，各自復習しておくこと．
（必要時間）1.5時間

4.5時間

第7回

授業形態

対面

授業内容

【金属-半導体接触のエネルギー帯図と電流-電圧特性】
金属と半導体を接触させた界面において，どのような場合に空乏層が形成されるか，pn接合とは何が異なるかを理解する．

事後学習・事前学習

[事前学習] 教科書pp.109〜122を熟読しておくこと．また，KU-LMSにアップロードしてある第7回目の講義資料を閲覧し，わからない単語などを事前に調べておくこと．
（必要時間）3時間
[事後学習] 講義で学んだ内容を確認するため，KU-LMSから確認テストに解答すること．理解度が低かった点については，配布資料を見直し，各自復習しておくこと．
（必要時間）1.5時間

4.5時間

第8回

授業形態

対面

授業内容

【ショットキー接触・オーミック接触】
ショットキー接触およびオーミック接触の違いを定性的かつ定量的に理解する．

事後学習・事前学習

[事前学習] 教科書pp.122〜137を熟読しておくこと．また，KU-LMSにアップロードしてある第8回目の講義資料を閲覧し，わからない単語などを事前に調べておくこと．
（必要時間）3時間
[事後学習] 講義で学んだ内容を確認するため，KU-LMSから確認テストに解答すること．理解度が低かった点については，配布資料を見直し，各自復習しておくこと．
（必要時間）1.5時間

4.5時間

第9回

授業形態

対面

授業内容

【バイポーラトランジスタの動作原理】
pn接合ダイオードで学んだダイオード特性とバイポーラトランジスタの特性の関連性を理解し，どのようにして電力が増幅されるかを学ぶ．

事後学習・事前学習

[事前学習] 教科書pp.139〜152を熟読しておくこと．また，KU-LMSにアップロードしてある第9回目の講義資料を閲覧し，わからない単語などを事前に調べておくこと．
（必要時間）3時間
[事後学習] 講義で学んだ内容を確認するため，KU-LMSから確認テストに解答すること．理解度が低かった点については，配布資料を見直し，各自復習しておくこと．
（必要時間）1.5時間

4.5時間

第10回

授業形態

対面

授業内容

【バイポーラトランジスタにおけるキャリアの挙動】
pn接合ダイオードで学んだダイオードにおけるキャリアの挙動とバイポーラトランジスタにおけるそれの違いを理解する．トランジスタ特性に及ぼすベース領域部分の設計指針を定性的かつ定量的に学ぶ．

事後学習・事前学習

[事前学習] 教科書pp.152〜169を熟読しておくこと．また，KU-LMSにアップロードしてある第10回目の講義資料を閲覧し，わからない単語などを事前に調べておくこと．
（必要時間）3時間
[事後学習] 講義で学んだ内容を確認するため，KU-LMSから確認テストに解答すること．理解度が低かった点については，配布資料を見直し，各自復習しておくこと．
（必要時間）1.5時間

4.5時間

第11回

授業形態

対面

授業内容

【MISFETの基本原理と半導体表面の物理】
キャパシタとMISダイオードの類似点と相違点について理解し，MISFETの基本原理を学ぶ．

事後学習・事前学習

[事前学習] 教科書pp.173〜181を熟読しておくこと．また，KU-LMSにアップロードしてある第11回目の講義資料を閲覧し，わからない単語などを事前に調べておくこと．
（必要時間）3時間
[事後学習] 講義で学んだ内容を確認するため，KU-LMSから確認テストに解答すること．理解度が低かった点については，配布資料を見直し，各自復習しておくこと．
（必要時間）1.5時間

4.5時間

第12回

授業形態

対面

授業内容

【MOSFET】
MOSFETの静特性を理解するとともに，バイポーラトランジスタとの類似点・相違点を説明できるようにする．

事後学習・事前学習

[事前学習] 教科書pp.181〜199を熟読しておくこと．また，KU-LMSにアップロードしてある第12回目の講義資料を閲覧し，わからない単語などを事前に調べておくこと．
（必要時間）3時間
[事後学習] 講義で学んだ内容を確認するため，KU-LMSから確認テストに解答すること．理解度が低かった点については，配布資料を見直し，各自復習しておくこと．
（必要時間）1.5時間

4.5時間

第13回

授業形態

対面

授業内容

第1回〜第12回で実施した確認テストのフィードバックを行う．

事後学習・事前学習

[事前学習] 第1回目から第12回目までの確認テストを見直しておくこと．
[事後学習] 確認テストで解けなかった問題については，各自復習をし，自力で解を導けるようにしておくこと．

4.5時間

第14回

授業形態

対面

授業内容

学期末筆記試験

事後学習・事前学習

[事前学習] 第1回⽬から第12回⽬までの学習内容を復習し，理解しておくこと．

6時間

第15回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

課題，および学期末筆記試験についてフィードバックする．

事後学習

[事後学習] 課題，および学期末筆記試験で解けなかった問題については，各⾃復習をし，⾃⼒で解を導けるようにしておくとともに，シラバス記載の到達⽬標が達成できたか，各⾃確認すること．未達成の部分があれば，必要に応じて⾃主学習することを推奨する．

3時間

成績評価の方法

原則として，期末試験（70%），課題（15%），各回の確認テスト（15%）の結果に基づいて，A+〜Fの6段階で評価する．D以上を合格とする．期末試験は第14回目の授業内で実施する．
ただし，5回以上欠席した場合は履修放棄とみなし単位認定を行わない．
出席はKU-LMSで実施する各回確認テストの提出状況で管理する．

受講生へのフィードバック方法

各回の確認テストは，第13回目の授業内で詳細な解説を行う．
課題，および学期末筆記試験については，第15回目のオンデマンド講義資料でフィードバックを行う．

教科書

國岡昭夫・上村喜一「基礎半導体工学」朝倉書店（ISBN-13: 978-4254221381），定価：本体3,400円＋税

参考書

Ｓ.Ｍ.ジィー／南日康夫・川辺光央・長谷川文夫訳「半導体デバイス（第２版）—基礎理論とプロセス技術—」産業図書（ISBN-13: 978-4782855508），定価：本体6,600円＋税

オフィスアワー

金曜日　19:30〜20:30
Google meetで対応します．
Google meetへのリンクは，KU-LMSの授業フォルダ内に貼り付けます．

受講生へのメッセージ

実務家担当科目

実務家担当科目ではない

実務経験の内容

教職課程認定該当学科

電気電子工学科

その他の資格・認定プログラムとの関連

シラバス情報