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授業情報／Course information

科目一覧へ戻る 2020/10/22 現在

授業基本情報
科目名（和文）
／Course		 半導体工学Ⅱ
科目名（英文）
／Course		 Semiconductor Engineering Ⅱ
時間割コード
／Registration Code		 21146001
学部（研究科）
／Faculty		 情報工学部
学科（専攻）
／Department		 情報通信工学科
担当教員（○：代表教員）
／Principle Instructor （○） and Instructors		 ○伊藤　信之
オフィスアワー
／Office Hour		 伊藤　信之(時間：毎週水曜日5限　場所：2407（伊藤居室）)
開講年度
／Year of the Course		 2020年度
開講期間
／Term		 第2クォーター
対象学生
／Eligible Students		 3年
単位数
／Credits		 2.0
授業概要情報
更新日
／Date of renewal		 2020/03/11
使用言語
／Language of Instruction		 日本語
オムニバス
／Omnibus		 該当なし
授業概略と目的
／Cource Description and Objectives		 今日，半導体集積回路は産業・民生のあらゆる機器に組み込まれ活躍している。特に，テレビ・ゲーム機・携帯電話・コンピュータなどの先端機器には，数百万個のトランジスタを擁する半導体集積回路が数多く使われており，それら機器の高速性・小型化・低消費電力化に寄与している．
本講義では，半導体集積回路を構成する半導体デバイスの動作原理と電気特性の基本について理解する．また，実際の半導体デバイスを設計，評価，活用するためには現実的な数値感覚を養うことも重要であるため、本講義では実戦に即した多くの計算を行う．
履修に必要な知識・能力・キーワード
／Prerequisites and Keywords		 履修に必要な知識：「半導体工学I」を受講していることが望ましいが必須では無い．最初の3回の講義において半導体工学Iの最終部分である「pn接合」については復習を行うが，「pn接合」がその後の講義の基礎となるため，更に基礎的なところは受講者自らが復習（「半導体工学I」を受講していない受講者は理解）することが重要である．

キーワード：pn接合，ダイオード，バイポーラトランジスタ，MOSトランジスタ，集積回路
履修上の注意
／Notes
教科書
／Textbook(s)		 「半導体デバイス入門　－その原理と動作のしくみ－」柴田直著，数理工学社，ISBN978-4-86481-018-0
参考文献等
／References		 「絵から学ぶ半導体デバイス工学」谷口研二，宇野重康共著，朝倉書店，ISBN978-4-254-22165-7　C3055
"Semiconductor Devices Physics andTechnology", John Wiley & Sons, Inc. ISBN978-0-471-33372-2
自主学習ガイド
／Expected Study Guide outside Coursework/Self-Directed Learning Other Than Coursework		 授業前に該当範囲の内容を把握し，不明な点等を持って授業に出席されることを望みます．
資格等に関する事項
／Attention Relating to Professional License
備考
／Notes		 本科目は「実務経験のある教員による授業科目」又は「主として実践的教育から構成される授業科目」である。
その内容等については、次のアドレスの一覧表を参照。
https://www.oka-pu.ac.jp/guide/guide_detail/index/1860.html
授業計画詳細情報
No. 単元（授業回数）
／Unit (Lesson Number)		 単元タイトルと概要
／Unit Title and Unit Description		 時間外学習
／Preparation and Review		 配付資料
／Handouts
1 1 [pn接合の基礎]
pn接合のバンド図，拡散電位，空乏層，空乏層幅，について理解する
2 2 [pn接合の電流電圧特性1]
pn接合の空乏層容量、回路シンボル、順方向電流特性について理解する
3 3 [pn接合の電流電圧特性2]
pn接合の逆方向電流特性、について理解し、理想的なバイポーラトランジスタの特性についてまとめる
4 4 [pn接合の非理想動作]
実際のpn接合の電流、ブレークダウン、キャリア走行、拡散容量について理解する
5 5 [バイポーラトランジスタの基礎]
バイポーラトランジスタの動作原理，構造，バンド図，回路シンボルについて理解する
6 6 [バイポーラトランジスタの電流電圧特性1]
バイポーラトランジスタのベース接地電流増幅率、エミッタ接地電流増幅率について理解する
7 7 [バイポーラトランジスタの電流電圧特性2]
バイポーラトランジスタの飽和領域、活性領域、逆方向動作について理解する
8 8 [バイポーラトランジスタの非理想動作]
アーリー効果、パンチスルー、周波数特性について理解する
9 9 [pn接合とバイポーラトランジスタのまとめ]
pn接合、バイポーラトランジスタのまとめを行う
10 10 [金属と半導体の接合]
ショットキー接合，オーミックコンタクトについて理解する
11 11 [MOSトランジスタの基礎]
MOSトランジスタの動作原理，バンド図，回路シンボル，閾値電圧について理解する
12 12 [MOSトランジスタの電流電圧特性1]
MOSトランジスタの三極間領域における動作、五極管領域における動作について理解する
13 13 [MOSトランジスタの電流電圧特性2]
弱反転領域の動作、Sファクタについて理解する
14 14 [MOSトランジスタの非理想動作とパラメータ]
移動度劣化、基板バイアス効果、容量、gm、gdsについて理解する
15 15 [集積回路のプロセス]
集積回路のユニットプロセスとプロセスインテグレーションについて理解する．
16 16 [定期試験]
15回の講義内容について試験を行う
授業評価詳細情報
到達目標及び観点／Learning Goal and Specific Behavioral Viewpoints
No. 到達目標
／Learning Goal		 知識・理解
／Knowledge & Undestanding		 技能・表現
／Skills & Expressions		 思考・判断
／Thoughts & Decisions		 伝達・コミュニケーション
／Communication		 協働
／Cooperative Attitude
1 pn接合およびpn接合ダイオードの構造、特性を理解すること。
拡散電位、空乏層幅、空乏層容量、電流電圧特性の計算ができること。
構造および不純物濃度によりpn接合の特性がどのように変わるかを予見できる。		 ○ ○ ○
2 バイポーラトランジスタの構造、特性を理解すること。
電流増幅率、電流電圧特性、電流増幅率の周波数特性等の計算ができること。
構造および不純物濃度によりバイポーラトランジスタの特性がどのように変わるかを予見できる。		 ○ ○ ○
3 MOSトランジスタの構造、特性を理解すること。
閾値電圧の計算、領域による電流電圧特性とその周波数特性、非理想効果による閾値電圧等の変化等の計算ができる。
構造および不純物濃度によりMOSトランジスタの特性がどのように変わるかを予見できること。		 ○ ○ ○
4 集積回路の製造プロセス工程および、プロセスインテグレーションについて理解する ○ ○
成績評価方法と基準／Evaluation of Achievement
※出席は2/3以上で評価対象となります。
No. 到達目標
／Learning Goal		 定期試験
／Exam.		 小テスト・レポート
1 pn接合およびpn接合ダイオードの構造、特性を理解すること。
拡散電位、空乏層幅、空乏層容量、電流電圧特性の計算ができること。
構造および不純物濃度によりpn接合の特性がどのように変わるかを予見できる。		 ○ ○
2 バイポーラトランジスタの構造、特性を理解すること。
電流増幅率、電流電圧特性、電流増幅率の周波数特性等の計算ができること。
構造および不純物濃度によりバイポーラトランジスタの特性がどのように変わるかを予見できる。		 ○ ○
3 MOSトランジスタの構造、特性を理解すること。
閾値電圧の計算、領域による電流電圧特性とその周波数特性、非理想効果による閾値電圧等の変化等の計算ができる。
構造および不純物濃度によりMOSトランジスタの特性がどのように変わるかを予見できること。		 ○ ○
4 集積回路の製造プロセス工程および、プロセスインテグレーションについて理解する ○
評価割合（％）
／Allocation of Marks		 70 30

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