理工学部Faculty of Science and Engineering
ELC200XD（電気電子工学 / Electrical and electronic engineering 200）基礎半導体工学Fundamentals of semiconductor engineering
笠原 崇史Takashi KASAHARA
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学部Faculty of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | H5528 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 秋学期授業/Fall |
| 曜日・時限Day/Period | 火2/Tue.2 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 他学部公開科目Open Program | |
| 他学部公開（履修条件等）Open Program (Notes) | |
| グローバル・オープン科目Global Open Program | |
| 成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | |
| 成績優秀者の他学部科目履修（履修条件等）Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | ○ |
| SDGsCPSDGs CP | |
| アーバンデザインCPUrban Design CP | |
| ダイバーシティCPDiversity CP | |
| 未来教室CPLearning for the Future CP | |
| カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
| 千代田コンソ単位互換提供（他大学向け）Chiyoda Campus Consortium | |
| カテゴリー＜理工学部＞Category |
電気電子工学科 学科専門科目 |
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Outline (in English)
(Course outline)
This course introduces the basic physics of the semiconductor materials to understand the characteristics of semiconductor devices.
(Learning Objectives)
At the end of this course, you will be able to understand the energy band structures, the electrical conduction mechanism (drift and diffusion), and the basic operation of the semiconductor devices (PN junction diode, Schottky diode, and bipolar junction transistor).
(Learning activities outside of classroom)
Students will be expected to spend four hours on preparing and reviewing each class.
(Grading Criteria /Policy)
Grading will be decided based on the term-end examination (70%) and the reports (30%). To pass this course, students must earn at least 60 points out of 100.
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
半導体デバイスの動作原理を理解する上で必要となる、固体物性と半導体材料の電気伝導の基礎を学ぶ。
到達目標Goal
半導体内の電気伝導をエネルギーバンド図を用いて、正孔、電子の振舞いで説明できる。
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、「DP1」と「DP2」と「DP4」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
講義は板書、配布資料、スライドにより進める。理解を助けるために、演習問題・レポートを課し、講義中に模範解答を解説することでフィードバックする。
社会情勢に伴う各回の授業計画・実施方法の変更については、学習支援システムでその都度提示する。
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
あり / Yes
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching：対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
第1回[オンライン/online]：総論、半導体の歴史
授業計画の説明・概論
第2回[対面/face to face]：半導体材料の特徴
半導体材料の基本的性質、元素半導体と化合物半導体、結晶成長
第3回[対面/face to face]：半導体結晶と電子の振舞(1)
結晶の分類、結晶系とブラべ格子、ダイヤモンド構造、結晶の不完全性
第4回[対面/face to face]：半導体結晶と電子の振舞(2)
X線回折、電子の波動性、シュレディンガー方程式
第5回[対面/face to face]：自由電子モデル
井戸型ポテンシャル、周期的境界条件
第6回[対面/face to face]：エネルギーバンド図
原子軌道、電子配置、エネルギーバンドの形成、金属・半導体・絶縁体の性質
第7回[対面/face to face]：半導体のキャリア(1)
状態密度関数の導出、フェルミ・ディラック分布関数、真性キャリア密度の導出
第8回[対面/face to face]：半導体のキャリア(2)
不純物半導体、電荷中性の条件とフェルミ準位の温度特性、少数キャリア密度
第9回[対面/face to face]：半導体中の電気伝導(1)
ドリフト電流、平均緩和時間、移動度、キャリア散乱
第10回[対面/face to face]：半導体中の電気伝導(2)
拡散電流、アインシュタインの関係、キャリアの再結合、電流連続の式
第11回[対面/face to face]：PN接合(1)
PN接合のエネルギーバンド図、拡散電位
第12回[対面/face to face]：PN接合(2)
逆方向飽和電流の導出、電流-電圧特性、逆電圧降伏
第13回[対面/face to face]：金属と半導体の接触
ショットキー接合、真空準位、仕事関数、電子親和力
第14回[対面/face to face]：バイポーラトランジスタ
電流増幅率、ベース接地、エミッタ接地
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
【本授業の準備・復習等の授業時間外学習は、4時間を標準とする】
1.講義ノート、配布資料を復習する。
2.講義内容について、理解を深めるため、参考書・インターネット等で調べる。
テキスト（教科書）Textbooks
特に指定しない。
参考書References
平松和政『半導体工学』(オーム社)、高橋清『半導体工学』(森北出版)、菅博『増補改訂版 図説電子デバイス』(産業図書)など。
成績評価の方法と基準Grading criteria
[評価方法] 試験(70%)、講義時に実施する演習(30%)による
[評価基準] 本科目において設定した目標を60％以上達成している学生を合格とする
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
理解を助けるために、資料を充実させる。
その他の重要事項Others
民間企業の研究開発に携わってきた教員が、半導体物性に加え、電子デバイス作製のための半導体微細加工についても講義する。