半導体デバイスⅠ

Semiconductor Device I

専門教育科目

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工学部

3年

HETBK3MCA1

2単位

講義 (Lecture)

2024年度前期

堀田 育志

工学研究科

日本語

目標4／目標9

随時・B棟B406室

hotta@eng.u-hyogo.ac.jp

3◎／4◎／5◎

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【講義目的】
この講義では半導体の基本的な電子物性を学んだ上で、ｐ−ｎ接合とバイポーラトランジスタの動作を理解する。また、演習例題や小テストの解説により応用力を身につける。

【到達目標】
ｐ−ｎ接合及びバイポーラトランジスタの構造、動作を理解し、電気的特性との相互関係を説明できること。

【講義内容】
最初に半導体の基礎的電子物性について講義した後、半導体デバイスの基礎であるｐ−ｎ接合の構造、動作及び特性について演習例題の解説も行いながら詳しく講義し、半導体及び半導体デバイスの基礎について学ぶ。次にバイポーラトランジスタの構造、動作及び特性について学ぶ。講義中に小テストを行い、理解度の確認を行う。

【授業計画】
１．履修ガイダンス及び序論（講義スケジュール及び半導体の歴史、用途、動向の紹介）
２．半導体の基礎的な電子物性
３．エネルギーバンドとキャリア密度（①ｐ型半導体とｎ型半導体）
４．エネルギーバンドとキャリア密度（②エネルギーバンド構造）
５．キャリアの輸送現象（①キャリアの発生と消滅）
６．キャリアの輸送現象（②キャリアの注入と連続方程式）
７．ｐ−ｎ接合（①ｐ−ｎ接合とエネルギーバンド構造）
８．ｐ−ｎ接合（②内部電位と空乏層及びポテンシャル分布）および中間評価
９．ｐ−ｎ接合（③ｐ−ｎ接合ダイオードの電流—電圧特性）
１０．ｐ−ｎ接合（④トンネルダイオードとトンネル電流及びｐ−ｎ接合の降伏特性）
１１．バイポーラトランジスタ（①構造と基本動作及び電流—電圧特性）
１２．バイポーラトランジスタ（②スイッチング特性と降伏電圧）
１３．バイポーラトランジスタ（③諸特性）
１４．サイリスタの基本構造と動作
１５．半導体デバイス特性全体のまとめ
定期試験

生成系AIの利用：
生成系AIの利用については教員の指示に従うこと。生成系AIによる出力結果をそのまま課題レポートとして提出してはいけない。生成系AIによる出力をそのまま提出したことが判明した場合は単位を認定しない、又は認定を取り消すことがある。

「現代 半導体デバイスの基礎」（岸野正剛著　オーム社）

「半導体デバイス」（S. M. Sze著　産業図書）

【予習】授業に際して授業計画にあるテキストの部分の事前読み込み（20ｈ）
【復習】講義中に出題する小テストの復習レポート作成（20ｈ）、講義内容の理解を深め定着させるための講義内容の復習（20ｈ）

採用しない。

中間評価（30点）、定期試験（50点）、小テスト（10点）、出席（10点）の合計点により、S（90点以上）、A（80点以上）、B（70点以上）、C（60点以上）による成績評価のうえ、単位を付与する。

小テストの内容は、講義内で解説する。中間評価および定期試験は、答案の返却または掲示にて結果を開示する。

物性論を履修しておくことが望ましい。半導体デバイスは積み上げ科目のため、今までに習った電子物性関連の基礎をおさらいしておくことと、毎回予習・復習を欠かさず行い集中して講義に参加すること。

該当しない。