一般電子デバイス

科目名
Course Title
授業コード 単位数 配当年次 開講期間
Term
科目分類 ナンバリング
コード
曜日
コマ
教室 担当教員氏名
Instructor
一般電子デバイス
General Electronic Devices
B200060001 2 4 前期授業 専門科目 BTOEN3106-J1 月3 B4-西K-301 永瀬 隆

オフィスアワー

火曜 9:30~10:30

授業目標

本講義では半導体を用いた基本的な電子デバイスであるPN接合ダイオード、電界効果型トランジスタ(FET)の動作原理を物理的に理解し、さらに、光デバイスや簡単な電子回路への応用まで習得することを目標とする。
具体的な達成目標は以下のとおりである。
1.半導体の基本的性質を理解する。P型、N型半導体の特徴を理解する。
2.PN接合の基本を習得する。PN接合ダイオードの整流特性や応用を理解する。
3.MOSFETの基本を習得する。ゲートによる電流制御を理解する。
4.電子デバイスを用いた簡単なスイッチングや増幅回路を習得する。

教科書

電子デバイス(電子情報通信レクチャーシリーズ C-14)和保孝夫著(電子情報通信学会編、コロナ社)

参考書

はじめての半導体デバイス 執行直之著(近代科学社)
半導体デバイス工学 大村泰久編著(オーム社)
半導体デバイス:基礎理論とプロセス技術 S.M. ジィー著、南日康夫、川辺光央、長谷川文夫訳(産業図書)

関連科目

半導体エレクトロニクス、固体エレクトロニクス

授業時間外の学習(準備学習等について)

授業の復習を次の授業までに行い、必要に応じて参考書を参照し、内容を十分に理解しておくこと。
また、授業中に定期的に課す例題や演習等の課題を行い、レポートとして期日までに提出すること。

授業の概要

現在の情報化社会ではあらゆるところに電子機器があるといっても過言ではない。電子機器はトランジスタなどの電子デバイスで構成されているため、電子デバイスの素養は全てのエンジニアについて必須のものである。
本講義では半導体を用いた基本的な電子デバイスであるPN接合ダイオード、電界効果型トランジスタ(FET)の動作原理を物理的な側面を重視しながら説明し、さらに、光デバイスや簡単な電子回路への応用まで講義する。物理的な理解に重点をおくが、理解に必要な最小限の数式は用いる。
講義内容の理解を深めるため、教科書以外の補足資料を適宜配布する。

授業計画

第1回 電子デバイスの概説。本講義の意義、目標を理解する。
物質の構成について復習する。
準備学習等 教科書1章を事前に読んでおく。
第2回 結晶構造とバンド構造を学習する。バンド構造を理解し、それをもとに導体から絶縁体の違いを理解する。 準備学習等 教科書3.1節、3.2節を事前に読んでおく。
第3回 真性半導体、P型半導体、N型半導体、フェルミエネルギーの意味を理解する。 準備学習等 前回の内容を復習し、教科書3.4節を事前に読んでおく。
第4回 各半導体の性質を理解するために必要な基本パラメータを学習し、それらの物理的意味を理解する。 準備学習等 前回の内容を復習し、教科書3.5節を事前に読んでおく。
第5回 PN接合の基礎について学習する。空乏層について理解する。 準備学習等 前回の内容を復習し、教科書4.1節を事前に読んでおく。
第6回 PN接合の電流電圧特性の関係式を求め、整流特性出現の物理を理解する。 準備学習等 前回の内容を復習し、教科書4.2節を事前に読んでおく。
第7回 PN接合に関わる諸特性及び光デバイスを含む応用について理解する。 準備学習等 前回の内容を復習し、教科書4.4節、配布資料を事前に読んでおく。
第8回 MOS構造のゲート電圧と反転層について理解する。 準備学習等 前回の内容を復習し、教科書5.1節を事前に読んでおく。
第9回 MS構造の電流電圧特性について理解する。 準備学習等 前回の内容を復習し、教科書5.2節を事前に読んでおく。
第10回 MOS型電界効果トランジスタの電流電圧特性について理解する。 準備学習等 前回の内容を復習し、教科書5.3節を事前に読んでおく。
第11回 MOS型電界効果トランジスタのデバイス特性について理解する。 準備学習等 前回の内容を復習し、教科書5.4節を事前に読んでおく。
第12回 演習によりMOS型電界効果トランジスタの理解を深める。 準備学習等 教科書5章の講義内容を復習しておく。
第13回 バイポーラ接合トランジスタのデバイス特性について理解する。 準備学習等 前回の内容を復習し、教科書6.1節、6.2節を事前に読んでおく。
第14回 ICに多用されているCMOS回路やメモリについて理解する。 準備学習等 前回の内容を復習し、教科書7.1節、7.2節を事前に読んでおく。
第15回 電子デバイスを用いた基本的な電子回路について理解する。 準備学習等 前回の内容を復習し、教科書7.3節を事前に読んでおく。
第16回 定期試験 準備学習等

成績評価

授業目標にある達成目標1~4の達成度より評価する。C(合格)となるためには、各項目の十分な理解が必要である。成績評価は授業中に適宜課すレポートの提出(30点)、定期試験(70点)により評価する。