電気 電気電子材料 5年・通年・選択・学修2単位
担当教員 島影 尚 連絡先 
講義の概要 電気電子工学の分野で使用されている材料の基本的な性質および電気電子材料の応用を学ぶ。
到達目標 1.導電材料,半導体材料,誘電体材料,磁性材料などの電気電子材料の基礎的な知識を修得し,それらの諸性質を理解する。
2.半導体素子などの電気電子材料の利用について理解する。
日程授業項目理解すべき内容 理解度
(1~4)
前期 第1週 結晶構造:
結晶の結合力, イオン結合, 共有結合
原子の構造、周期律表、イオン化エネルギー、電子親和力、混成軌道  
第2週 金属結合, ファンデルワールス結合 自由電子、ファンデルワールス力、  
第3週 空間格子, 格子方向と格子面 結晶、単結晶、単位格子、格子定数、軸角、格子点、空間格子、格子面  
第4週 ブラベー格子, 代表的な結晶構造 単純格子、体心格子、面心格子、底心格子、結晶系、塩化ナトリウム構造、六方最密構造、ダイヤモンド構造  
第5週 古典的電子伝導モデル: 自由電子 自由電子、平均自由行程  
第6週 ドリフト速度、緩和時間、移動度 ドリフト速度、緩和時間、移動度、導電率、抵抗率  
第7週 (中間試験)  
第8週 個体のエネルギーバンド理論:
金属の自由電子モデル
シュレディンガー方程式、井戸型ポテンシャル、量子化  
第9週 フェルミ・ディラック分布
金属、半導体、絶縁体のバンド構造
フェルミエネルギー、バンド構造  
第10週 半導体:
真性半導体
状態密度、分布関数、電子、正孔  
第11週 不純物半導体, n型半導体 n型半導体のエネルギーバンド構造、ドナー準位  
第12週 p型半導体, キャリア密度の温度依存性 p型半導体のエネルギーバンド構造、アクセプタ準位  
第13週 ホール効果, ダイオードとトランジスタ, pn接合ダイオード キャリア密度、ホール電圧、pn接合、ダイオード、順バイアス、逆バイアス  
第14週 バイポーラトランジスタ, 電界効果トランジスタ トランジスタ、増幅作用、電流増幅率、MOSトランジスタ  
第15週 (期末試験)  
第16週 総復習  
後期 第1週 個体の光学的性質:
光導電効果
光導電効果、光電流、暗導電率  
第2週 太陽電池 光起電力効果、太陽電池、最適負荷抵抗  
第3週 半導体レーザ コヒーレント光、半導体レーザ  
第4週 誘電体:
誘電率と分極
誘電率、双極子モーメント、分極、電気感受率  
第5週 局所電界,巨視的電界と局所電界, ローレンツ電界 局所電界、内部電界、反電界、ローレンツ電界  
第6週 電気分極の機構, 電子分極, イオン分極 電子分極率、イオン分極率  
第7週 (中間試験)  
第8週 双極子分極(配向分極), 誘電分散 極性分子、配向分極、ランジュバン関数、配向分極率、複素誘電率  
第9週 磁性体 :
磁化率と透磁率, 磁性の根源, 電子の軌道運動による磁気モーメント, 電子のスピンによる磁気モーメント, フントの規則
磁極、磁気モーメント、磁化率、透磁率、軌道磁気モーメント、軌道角運動量、ボーア磁子、スピン量子数、フントの規則  
第10週 磁性体の分類とそれらの応用, 反磁性体, 常磁性体, 強磁性体, 反強磁性体, フェリ磁性体 反磁性、常磁性、強磁性、反強磁性、フェリ磁性、キュリーの法則、キュリー定数、飽和磁化、残留磁化、保持力、自発磁化、磁区、ヒステリシスループ  
第11週 超伝導体:
超伝導現象, 完全導電性
臨界温度、永久電流、超伝導電子、臨界磁界  
第12週 マイスナー効果, 超伝導の原因 マイスナー効果、完全反磁性、反磁性電流、ロンドンの侵入距離、ボーズ・アインシュタイン統計、ボーズ凝縮  
第13週 超伝導材料と応用, 超伝導材料, 超伝導送電 第1種超伝導体、第2種超伝導体、混合状態、渦糸、NbTi、超伝導送電  
第14週 超伝導マグネット, ジョセフソン効果, 高温超伝導体 超伝導マグネット、強磁場、ジョセフソン接合、直流ジョセフソン効果、交流ジョセフソン効果、Y-Ba-Cu-O  
第15週 (期末試験)  
第16週 総復習  
学習教育目標 A,Bに対応 達成項目本科イ)、ロ)に対応 JABEE
認定基準
(A-2),(B-1),(d)-(1)に対応
教科書・参考書 教科書:松澤、高橋、斉藤「電子物性」(森北出版)
参考書:澤岡昭「電子・光材料」(森北出版)
    小林敏志,他「基礎半導体工学」(コロナ社)
評価方法及び
合格基準
成績の評価は,定期試験の成績で行い,平均の成績が60点以上の者を合格とする。
学生へのメッセージ、
予習・復習について
本教科は,卒業後の電気主任技術者の免状交付申請を行うために開設されている科目である。
次回の講義内容を予習して、受講すること。また、講義ノートとテキストの内容を見直し、講義で指示した例題や演習問題を解いておくこと。