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学習支援計画書(シラバス) 検索システム
専門教育課程 電気電子工学科(2018年度入学〜)
授業科目区分 科目名 単位数 科目コード 開講時期 履修方法
専門教育課程
専門科目
専門
電子工学
Introduction to Semiconductor Devices
2 E611-01 2022年度
3期(前学期)
修学規程第4条を参照
担当教員名
*印は、実務経験のある教員を示しています。
授業科目の学習・教育目標
キーワード 学習・教育目標
1.半導体 2.pn接合ダイオード 3.バイポーラトランジスタ 4.MOSFET 5.地域連携 エレクトロニクス、情報・通信、電力・エネルギーの分野に幅広く利用されている半導体の 基礎知識を修得し、物理的・数学的考察により、具体的な問題に適用できる能力を養う。具 体的には、ダイオードやバイポーラ形および電界効果形トランジスタの構造、動作特性に関 する基本事項、および種々の機器・システムにおけるこれらのデバイスの役割等を学習する 。本科目は、後に開講される「物性工学」、「半導体工学」、「光・電子デバイス工学」を 学習する際のベースとなる。また同時期開講の「電子回路Ⅰ」の理解にもつながる。
授業の概要および学習上の助言
1.半導体の基礎                       3.バイポーラトランジスタ   ボーアの原子モデルや物質波等の前期量子論の概念        バイポーラトランジスタの用途、構造、動作特性   半導体とエネルギーバンド構造                 バイポーラトランジスタの応用例   電子および正孔                           n形半導体とp型半導体                                            4.MOSFET 2.pn接合ダイオード                      MOS構造とその特性   pn接合ダイオードの用途、構造、動作特性           MOSFETの用途、構造、種類   pn接合ダイオードの応用例                  MOSFETの動作特性                                  MOSFETの応用例        □ 演習や小テストの結果を見ながら授業進度を調整するので、授業予定と学習内容に変更を生ずる場合がある。 □ 各回の授業では、講義のほかに演習、小テスト、発表討議などを入れたり、質疑応答の時間を取るなどして、   アクティブラーニングを含めた学生が授業に集中できる工夫を取り入れる。  □ 半導体に関連する地元企業から外部講師を招き、特別講演会を実施する場合がある。
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:基礎電子工学 第2版[森北出版] 参考書:指定なし リザーブドブック:指定なし
履修に必要な予備知識や技能
本科目では、固体中の電子および正孔の運動を扱うため、これまでに学習してきた(古典)物理学の知識が必要になる。また 、電気磁気学ⅠおよびⅡの内容を深く理解しておくことが重要である。微積分等の数学基礎知識と計算技術を高めておくこと で、内容の理解が一層深まる。本科目で取り上げる半導体デバイスは生活に深く浸透しており、家電製品や産業機器等での半 導体デバイスの役割等を自主的に調査する姿勢が、本科目への興味や理解を深めるためのポイントとなる。
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
J 前期量子論の概念や半導体材料の基本的性質が説明できる。
J pn接合ダイオードの構造、動作特性、応用例に関する基本的内容が説明できる。
J バイポーラトランジスタの構造、動作特性、応用例に関する基本的内容が説明できる。
J MOSFETの構造、動作特性、応用例に関する基本的内容が説明できる。
達成度評価
評価方法
試験 クイズ
小テスト
レポート 成果発表
(口頭・実技)
作品 ポートフォリオ その他 合計
総合評価割合 40 30 30 0 0 0 0 100
指標と評価割合 総合評価割合 40 30 30 0 0 0 0 100
総合力指標 知識を取り込む力 20 20 5 0 0 0 0 45
思考・推論・創造する力 10 5 10 0 0 0 0 25
コラボレーションと
リーダーシップ
0 0 0 0 0 0 0 0
発表・表現・伝達する力 0 0 10 0 0 0 0 10
学習に取組む姿勢・意欲 10 5 5 0 0 0 0 20
※総合力指標で示す数値内訳、授業運営上のおおよその目安を示したものです。
評価の要点
評価方法 行動目標 評価の実施方法と注意点
試験 行動目標の①から④の項目が達成されているかどうかを試験で確認する。なお実施日や試験範囲などの詳 細は担当教員から説明がされるので、聞き逃すことがないように十分注意する。担当教員が定めた試験以 外は原則行われないのでしっかり勉強してから試験に臨むこと。
クイズ
小テスト
授業の進行状況にあわせて、各行動目標が達成されているかどうかを逐次確認することを目的として、大 体各章毎に実施する。小テストの実施回数や実施時期およびテスト範囲などについては担当教員から説明 がされるので、聞き逃すことがないように十分注意する。担当教員が定めたテスト以外は原則行われない のでしっかり勉強してからテストに臨むこと。
レポート 行動目標を着実に達成することを目的として、授業の進行状況に合わせ授業と教科書の内容から数回出題 される。具体的な実施時期、実施回数およびレポート課題などは担当教員から説明がされるので、聞き逃 すことがないように十分注意する。レポートは〆切日までに提出できるように計画的に余裕を持って作成 すること。〆切日を過ぎたレポートは受理されないことがあるので十分注意する。
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ
その他
具体的な達成の目安
理想的な達成レベルの目安 標準的な達成レベルの目安
行動目標の4項目をほぼ確実に達成するとともに、最終評価で 85%以上を得る。物性工学、半導体工学、および光・電子デ バイス工学等の関連科目の内容についての高い関心と学習意欲 が形成されている。 行動目標の4項目を70〜80%達成している。物性工学、半 導体工学、および光・電子デバイス工学等の関連科目に対する 興味を持つことが出来る。
CLIP学習プロセスについて
一般に、授業あるいは課外での学習では:「知識などを取り込む」→「知識などをいろいろな角度から、場合によってはチーム活動として、考え、推論し、創造する」→「修得した内容を表現、発表、伝達する」→「総合的に評価を受ける、GoodWork!」:のようなプロセス(一部あるいは全体)を繰り返し行いながら、応用力のある知識やスキルを身につけていくことが重要です。このような学習プロセスを大事に行動してください。
※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間(例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間/週)を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。
授業明細
回数 学習内容 授業の運営方法 学習課題 予習・復習 時間:分
ガイダンス 【教科書第1章、第2章】 システムや機器における半導体電子・光デバイスの役 割、電界中での電子の運動、物質波、ボーアの原子モ デル等の前期量子論の概念を学ぶ。 自己点検 学習支援計画書の内容を説明 する。 教科書と配布資料を用いて学 習内容について講義する(講 義ノートに講義内容を記録す る)。必要に応じて演習や質 疑を実施する。 予習:教科書第1章1.1、1.2、1.4 節、第2章2.1、2.2節を熟読して おく。 復習:小テストが行われる場合が あるので、講義ノートの内容を見 直し、理解不十分なところがあれ ば教員に聞くなどして解決してお く。課題が出された場合には期限 までに完成する。 予習: 100 復習: 100
【教科書第2章、第4章】 原子中の電子配置、固体のエネルギーバンドについて 学ぶ。 自己点検 教科書と配布資料を用いて学 習内容について講義する。必 要に応じて演習や質疑を実施 する。授業中に小テストが実 施される場合がある。 予習:教科書第2章2.4、2.5節、 第4章4.1、4.2、4.3節を熟読して おく。 復習:小テストが行われる場合が あるので、講義ノートの内容を見 直し、理解不十分なところがあれ ば教員に聞くなどして解決してお く。課題が出された場合には期限 までに完成する。 予習: 100 復習: 100
【教科書第4章、第7章】 半導体材料の基本的性質、不純物ドーピングによるn 型およびp型半導体、キャリアの発生と再結合につい て学ぶ。 自己点検 教科書と配布資料を用いて学 習内容を講義する。必要に応 じて演習や質疑を実施する。 授業中に小テストが実施され る場合がある。 予習:教科書第4章4.4、4.5節を 熟読しておく。 復習:小テストが行われる場合が あるので、講義ノートの内容を見 直し、理解不十分なところがあれ ば教員に聞くなどして解決してお く。課題が出された場合には期限 までに完成する。 予習: 100 復習: 100
【教科書第5章、第6章、第7章】 半導体材料におけるキャリア密度、キャリア移動度、 拡散電流とドリフト電流等の電気伝導機構について学 ぶ。 自己点検 教科書と配布資料を用いて学 習内容を講義する。必要に応 じて演習や質疑を実施する。 授業中に小テストが実施され る場合がある。 予習:教科書の第5章5.1、5.3、5 .4、5.5、5.6、5.7、第6章6.2節 、第7章7.1、7.2節を熟読してお く。 復習:小テストが行われる場合が あるので、講義ノートの内容を見 直し、理解不十分なところがあれ ば教員に聞くなどして解決してお く。課題が出された場合には期限 までに完成する。 予習: 100 復習: 100
【教科書第8章】 pn接合ダイオードの構造、動作特性について定性的 に学ぶ。 自己点検 教科書と配布資料を用いて学 習内容について講義する。必 要に応じて演習や質疑を実施 する。授業中に小テストが実 施される場合がある。 予習:教科書第8章8.1、8.2節を 熟読しておく。 復習:小テストが行われる場合が あるので、講義ノートの内容を見 直し、理解不十分なところがあれ ば教員に聞くなどして解決してお く。課題が出された場合には期限 までに完成する。 予習: 100 復習: 100
【教科書第8章、第14章】 pn接合ダイオードの応用例として、整流回路や発光 デバイス、太陽電池等の概要について学ぶ。 自己点検 教科書と配布資料を用いて学 習内容について講義する。必 要に応じて演習や質疑を実施 する。授業中に小テストが実 施される場合がある。 予習:教科書第14章14.1、14.2、 14.3、14.4節を熟読しておく。 復習:小テストが行われる場合が あるので、これまでの講義内容を 振り返り、理解不十分なところが あれば教員に聞くなどして解決し ておく。課題が出された場合には 期限までに完成させる。 予習: 100 復習: 100
中間振り返り 自己点検 これまでの講義内容に関して 振り返り演習を実施し、必要 に応じて解説を行う。場合に よっては臨時試験が行われる 。 これまでのテストや課題の自 己採点を行うなどして、行動 目標に対する到達度を確認す る。 予習:これまでに返却された小テ ストやレポートなどの答案を準備 し、成績を確認する。臨時試験が 行われる場合には十分に勉強する 。 復習:今後の学習計画を見直す。 課題が出された場合には期限まで に完成させる。 予習: 100 復習: 100
【教科書第9章】 バイポーラトランジスタの構造、動作特性について定 性的に学ぶ。 自己点検 教科書と配布資料を用いて学 習内容について講義する。必 要に応じて演習や質疑を実施 する。 予習:教科書の第3章3.1と3.2節 の内容に目を通す。 復習:講義ノートの内容を見直し 、理解不十分なところがあれば教 員に聞くなどして解決しておく。 課題が出された場合には期限まで に完成する。 予習: 100 復習: 100
【教科書第9章】 バイポーラトランジスタの応用例として、増幅回路の 概要について学ぶ。 自己点検 教科書と配布資料を用いて学 習内容について講義する。必 要に応じて演習や質疑を実施 する。授業中に小テストが実 施される場合がある。 予習:教科書第9章9.2節を熟読し ておく。 復習:小テストが行われる場合が あるので、これまでの講義内容を 振り返り、理解不十分なところが あれば教員に聞くなどして解決し ておく。課題が出された場合には 期限までに完成させる。 予習: 100 復習: 100
10 【教科書第11章】 金属-絶縁体-半導体接合の構造、動作特性について 定性的に学ぶ。 自己点検 教科書と配布資料を用いて学 習内容について講義する。必 要に応じて演習や質疑を実施 する。授業中に小テストが実 施される場合がある。 予習:教科書第11章11.1、11.2、 11.3節を熟読しておく。 復習:小テストが行われる場合が あるので、これまでの講義内容を 振り返り、理解不十分なところが あれば教員に聞くなどして解決し ておく。課題が出された場合には 期限までに完成させる。 予習: 100 復習: 100
11 【教科書第12章】 MOSFETの構造、動作特性について定性的に学ぶ 。 自己点検 教科書と配布資料を用いて学 習内容について講義する。必 要に応じて演習や質疑を実施 する。授業中に小テストが実 施される場合がある。 予習:教科書の第12章12.1、12.2 、12.3節を熟読しておく。 復習:小テストが行われる場合が あるので、講義ノートの内容を見 直し、理解不十分なところがあれ ば教員に聞くなどして解決してお く。課題が出された場合には期限 までに完成する。 予習: 100 復習: 100
12 【教科書第12章、第13章、第15章】 MOSFETの種類、集積回路およびセンサーデバイ スの概要について学ぶ。 自己点検 教科書と配布資料を用いて学 習内容について講義する。必 要に応じて演習や質疑を実施 する。授業中に小テストが実 施される場合がある。 予習:教科書の第12章12.4節、第 13章13.1、13.2、13.3節、第15章 15.2節を熟読しておく。 復習:小テストが行われる場合が あるので、講義ノートの内容を見 直し、理解不十分なところがあれ ば教員に聞くなどして解決してお く。課題が出された場合には期限 までに完成する。 予習: 100 復習: 100
13 総合学習 自己点検 これまでの講義内容に関して 全体討論を行う。必要に応じ て課題が提示されるので講義 時間内に解決する。授業中に 小テストが実施される場合が ある。 予習:これまでの講義ノートや演 習問題を見直し、解決できない疑 問点があれば全体討論の議題にす る。 復習:試験やテストの答案やこれ までの講義内容を振り返り、理解 不十分なところがあれば教員に聞 くなどして解決しておく。課題が 出された場合には期限までに完成 させる。 予習: 100 復習: 100
14 最終試験 自己点検 行動目標の達成度を確認する ために試験を実施する。必要 に応じて、試験後に問題の解 説や演習を行う。 予習:講義ノートや演習問題の内 容およびこれまでに実施した小テ ストやレポート課題の答案を見直 すとともに弱点を克服し、最終試 験では理想的な達成レベルをクリ アするように努力する。 復習:試験答案を見直し、理解不 十分なところがあれば解決してお く。課題が出された場合には期限 までに完成させる。 予習: 100 復習: 100
15 振り返りと補足 試験答案の返却と成績確認 自己点検 授業アンケートの実施や講義 内容全体についての質疑を行 う。 予習:追加課題がある場合には完 成させて期限までに提出する。自 己点検授業までに理解不十分なと ころを無くすように努力する。 予習: 100 復習: 100