Course Name Year Term Period Faculty / Graduate School All Instructors Credits
32791:[2025 Spring]Semiconductor Technology (A8) 2025 Spring Fri4 College of Science and Engineering IMAI SHIGERU 2

Campus

BKC

Class Venue

Forest204

Language

日本語

Course Outline and Method

この科目は固体物性Ⅰから続く科目として位置づけられており、半導体物性から始まってpn接合ダイオードやバイポーラトランジスタ、MOS型電界効果トランジスタ等の半導体デバイスを取り扱う。これらの半導体デバイスの動作原理を理解することが授業の目的である。電流の担い手である電子や正孔が半導体の中でどのように振る舞っているかを理解することが重要である。

Student Attainment Objectives

・バンド理論および半導体の特徴を理解すること
・pn接合やMOS構造におけるキャリヤの振る舞いを理解すること
・バイポーラトランジスタやMOSトランジスタの動作原理を理解すること

Recommended Preparatory Course

授業中に出てくるエネルギーバンドとフェルミ分布は、固体物性Ⅰ、統計物理学で取り扱ってきたものである。また、電荷と電界、電位の関係は、電磁気学Ⅰで扱われている。このほか電気回路やベクトル解析、微分方程式、複素関数論に関する知識も必要である。

Course Schedule

Lecture/Instructor(When there are multiple instructors) Theme
Keyword, References and Supplementary Information
-

+R授業対象科目。第1回に+R授業を実施。詳細はmanaba+Rを参照。

1

半導体のキャリヤと電気伝導

バンド理論、電子と正孔、フェルミ準位とキャリヤ密度、ドリフト電流と拡散電流、生成と再結合

2

pn接合と空乏層

階段接合と空間電荷層、空乏層幅、拡散電位

3

pn接合の整流特性

低水準注入、電流電圧特性、実際の特性

4

金属-半導体接触と光半導体デバイス

オーミック接触とショットキー接触、太陽電池、発光ダイオード

5

まとめの解説(25分)と小テスト(70分)

第1回から第4回までの確認

6

バイポーラトランジスタの増幅作用

ベース接地の場合、エミッタ接地の場合

7

バイポーラトランジスタの電流伝送率

注入効率、輸送効率、コレクタ効率

8

バイポーラ型パワーデバイス

ショックレーダイオード、サイリスタ

9

まとめの解説(25分)と小テスト(70分)

第6回から第8回までの確認

10

MOSダイオード

基本特性、しきい値電圧、最大空乏層幅、反転層、フラットバンド電圧

11

電界効果トランジスタの特性

線形領域の特性、ピンチオフと飽和領域、nチャネル形とpチャネル形

12

電界効果トランジスタにおける諸効果

基板バイアス効果、チャネル長変調効果、突き抜け

13

MOS型パワーデバイス

パワーMOS、IGBT

14

まとめの解説(25分)と小テスト(70分)

第10回から第13回までの確認

Class Format

第1回をライブ配信型、第2回〜第14回を対面にて実施する。

Recommendations for Private Study

予習と復習を十分に行うこと

Grade Evaluation Method

Kind Percentage Grading Criteria etc.
Final Examination (Written) 0

Report Examination
(A report to be submitted by the unified deadline)
0

Exams and/or Reports other than those stated above, and Continuous Assessment 
(Evaluation of Everyday Performance in Class)
100

出席と小テスト(及び再試レポート)の結果により評価する。

Grade Evaluation Method (Note)

各小テストが60点未満の場合は再試レポートを課す。

Advice to Students on Study and Research Methods

授業の最初に扱う半導体物性は、次のpn接合理論やMOSダイオード構造の理解に必要である。さらにこれらの基本要素は、バイポーラトランジスタやMOS型トランジスタの理解に必要である。各段階で十分に理解を深めること。

Textbooks

Title Author Publisher ISBN Code Comment
半導体デバイス 古川静二郎 コロナ社 978-4-339-00024-5

Textbooks (Frequency of Use, Note)

上記の教科書以外に、授業で使用するスライドのpdfファイルを、manaba+Rを通じて配布する。

Reference Books

Title Author Publisher ISBN Code Comment
電子デバイスの基礎と応用 長谷川文夫、本田徹 産業図書 978-4-7828-5555-3 本書の前半が講義によく対応している。後半は電子応用デバイス。
半導体デバイス入門 柴田直 数理工学社 978-4-86481-018-0 MOSとバイポーラを物理の基礎から理解することを目的に記載されている。
図説 電子デバイス (改訂版) 菅博、川畑敬志、矢野満明、田中誠 産業図書 978-4-7828-9016-5 図が多くて平易に説明している。前半が講義に対応している。
半導体デバイス 第2版 -基礎理論とプロセス技術- S.M.ジィー 産業図書 978-4-7828-5550-8 執筆者は半導体教科書の著者として有名。作製技術も解説している
半導体デバイスの物理 岸野正剛 丸善 978-4-621-08264-5 MOSデバイスを中心に記載されている。
基礎物理学選書9. 物性論-固体を中心とした- (改訂版) 黒沢達美 裳華房 978-4-7853-2138-3 物性のイメージがわかりやすく説明されている。
電子デバイス工学[第2版] 古川静二郎、荻田陽一郎、浅野種正 森北出版 978-4-627-70562-3 平易に説明している。第14章でパワーデバイスについても記載している。

Reference Books (Frequency of Use, Note)

Web Pages for Reference

How to Communicate with the Instructor In and Out of Class(Including Instructor Contact Information)

Learning Management System (manaba+R),Talk with Students,Other (Separate instructions will be provided)

Other Comments


【科目ナンバリング・カリキュラムマップはこちらから/Click here to see the Curriculum-Map and Course-Numbering】
URL:https://secure.ritsumei.ac.jp/students/pathways-future/course/curriculum.html/