授業科目名 年度 学期 開講曜日・時限 学部・研究科 全担当教員 単位数
32792:[2025 春セメスター]半導体工学(B8) 2025 春セメスター 金4 理工学部 荒木 努 2

キャンパス

BKC

授業施設

フォレストハウス２０６号教室

授業で利用する言語

日本語

授業の概要と方法

この科目は固体物性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。

受講生の到達目標

・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

事前に履修しておくことが望まれる科目

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。

授業スケジュール

授業回数/
担当教員（複数担当の場合） 		テーマ
キーワード・文献・補足事項等
-

+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

半導体とバンド構造

電子と正孔、エネルギーバンド理論、真性半導体

2

不純物とキャリア濃度

ドーピング、n形、p形半導体、状態密度、フェルミ分布関数

3

半導体中の電気伝導

ドリフト電流、拡散電流、生成と再結合、電流連続の式、拡散方程式

4

ｐｎ接合の構造

空乏層幅、拡散電位、空乏層容量

5

ｐｎ接合の電位分布

ポアソン方程式、階段接合、傾斜接合

6

ｐｎ接合の整流特性

低水準注入、電流電圧特性、金属-半導体接触

7

ｐｎ接合の実際の特性

再結合電流と生成電流、降伏、高水準注入、拡散容量

8

バイポーラトランジスタの構造、増幅作用

増幅素子、動作原理

9

バイポーラトランジスタの電流伝送率、実際の動作

注入効率、輸送効率、コレクタ効率、高周波動作、諸効果

10

金属・絶縁体・半導体構造

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

線形領域と飽和領域、ピンチオフ、ｎチャネル形とｐチャネル形

12

デバイス応用

パワーデバイス（サイリスタ、パワーMOS、IGBT）
光電子デバイス（発光ダイオード、レーザー、太陽電池など）

13

半導体工学関連　動画鑑賞

14

復習・演習・レポート課題

第1～第14回までの復習、課題解説

授業実施形態

第 1 回～14回を対面授業にて実施

授業外学習の指示

予習と復習を十分に行うこと

成績評価方法

種別 割合(%) 評価基準等
定期試験（筆記） 0

レポート試験
（統一締切日を締切とするレポート）		 0

上記以外の試験・レポート、平常点評価
（日常的な授業における取組状況の評価）		 100

小テスト、演習課題の結果により評価する。

成績評価方法(備考)

受講および研究に関するアドバイス

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。

教科書

書名 著者 出版社 ISBNコード 備考
半導体デバイス 古川静二郎 コロナ社 978-4-339-00024-5

教科書(使用頻度、その他補足)

上記の教科書以外にプリントを配布する。

参考書

書名 著者 出版社 ISBNコード 備考
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 昭晃堂 978-4-7856-1229-0 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。

参考書(使用頻度、その他補足)

参考になるwwwページ

授業内外における学生・教員間のコミュニケーションの方法

manaba+R,その他(教員より別途指示）

備考


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URL:https://secure.ritsumei.ac.jp/students/pathways-future/course/curriculum.html/