【物質科学】 [物理学科 3群 必修 科目(配当年次: 第2学年 ) ]
 
単  位:2単位 単位認定者: 吉國裕三 教員免許取得のための必修科目
授業期間: 後期  15コマ 科目分担者: 科目:教科に関する科目(中・高 理科)
授業形態: 講義  週1コマ 施行規則に定める科目区分:物理学
 
教育目標

固体物理に基づいて、現代のエレクトロニクスを支える半導体素子の動作を理解する。

教育内容

固体内の電子伝導がバンド構造で決まっており、バンド構造の制御によって様々な電子デバイスが作られることを理解する。

教育方法

物理的描像と実用的な電気・光学特性との関連性を強調する。

 
講義内容(シラバス)
項  目 担当者 授業内容

1回

物質科学入門

吉國 裕三

授業のオリエンテーションと基礎となる知識の整理

2回

光と現代物理学

吉國 裕三

光研究の歴史について解説し、現代物理学の発展の歴史を理解する。

3回

光と相対性理論・量子力学

吉國 裕三

相対性理論・量子力学の研究の歴史を理解する。           

4回

量子力学と物質

吉國 裕三

物質中の電子状態を量子力学で理解する。

5回

結晶中の電子状態

吉國 裕三

結晶中での電子状態について理解する。

6回

電気伝導とバンド理論

吉國 裕三

物質の電気伝導度が、バンド構造によって決まることを理解する。

7回

金属・半導体・絶縁体

吉國 裕三

バンド構造の違いによって、金属・半導体・絶縁体での電気伝導が異なることを理解する。

8回

フェルミレベルと電気伝導

吉國 裕三

固体内が電子がどの様にしてエネルギーの異なる準位に分布するかを理解する。

9回

PN接合とダイオード

吉國 裕三

p型とn型の半導体層が接触した場合にどんな現象が起きるか学習し、ダイオードの動作をバンド理論に基づいて理解させる。

10回

トランジスタ

吉國 裕三

トランジスタの動作原理をバンド理論に基づいて理解する。

11回

半導体集積回路(LSI)

吉國 裕三

現代のエレクトロニクスを支えている半導体集積回路の基本を理解する。

12回

バンド間遷移と光半導体デバイス

吉國 裕三

バンド間遷移を利用する光半導体デバイスの動作原理を理解する。

13回

いろいろな半導体素子

吉國 裕三

LED、太陽電池、サーミスタ等、いろいろな半導体デバイスについて学ぶ。

14回

同体物性と電子デバイス

吉國 裕三

電子デバイスの動作原理と固体物理との関係を理解する。

15回

まとめ

吉國 裕三

全体の確認と復習

 
到達目標

私たちのまわりで使われているトランジスタ、発光ダイオード等の動作を、固体物理に基づいて理解する。

評価基準

小テストおよび定期試験の成績等により総合的に評価する。

準備学習
(予習・復習)

私たちが普段なにげなく使っている、コンピュータ、液晶TV、携帯電話、LEDといった電子機器・デバイスについて、インターネット等を用いて動作原理を調べておく。

 
  (書  名) (著者名) (出版社名) (定価)
教科書 電子物性とデバイス工学 (電子物性・材料・デバイス工学シリーズ)  菅原和士 日本理工出版会 2,625円
参考書 (なし)