半導体工学
Semiconductor Device
准教授・富永 喜久雄
2単位
目的
半導体材料やデバイスの理解を主たる目的とする．半導体中の電子·正孔のふるまいを理解するための基礎から始め，それに基づいて半導体デバイスの基礎について講述する．とくにpn接合と金属-半導体接合の理解をはかる．
概要
まず半導体を理解するために必要となる固体物理の基礎から始める． 1．半導体の電子構造:E-k図，還元ゾーン方式，有効質量，正孔の概念，通常の半導体Ge，Si，GaAsのエネルギーバンド図． 2．半導体における電気伝導:p形，n形，フェルミエネルギー，キャリア移動度，再結合，拡散距離，電気伝導度，ホール効果 3．pn接合ダイオード:PN接合理論と実際のダイオード特性について講述する． 4．半導体異種材料界面:ショットキー障壁，オーミック接触，ホモ接合とヘテロ接合
キーワード
電気電子工学，ダイオード，電子と正孔，電気伝導の物理，固定中のキャリアの振る舞い
要件
物性工学を履修しておくこと．
注意
クオータ制授業であるため，各回の授業内容をその都度理解してつぎに進むことが重要．オフィスアワーを積極的に利用する．
目標
| 1. | 半導体中の電子，正孔の振る舞いを定量的に理解する |
| 2. | 半導体中の電子，正孔の電気伝導について定量的に理解する |
| 3. | pn接合ダイオードの動作原理を定量的に理解する |
計画
| 1. | 半導体の電子構造( 結晶構造，電子のエネルギー準位) |
| 2. | E-k図，還元ゾーン方式，有効質量，正孔の概念，通常の半導体Ge，Si，GaAsのエネルギーバンド図． |
| 3. | 真性半導体，外因性半導体，キャリア密度 |
| 4. | フェルミ準位，n形半導体，p形半導体 |
| 5. | 半導体における電気伝導 |
| 6. | ホール効果 |
| 7. | 拡散電流，拡散方程式 |
| 8. | 少数キャリアの寿命，トラップ，再結合中心 |
| 9. | pn接合の整流性, 直流電流ー電圧特性(理想特性) |
| 10. | 少数キャリアの注入 |
| 11. | 理想特性からのずれ(生成電流，再結合電流，高注入状態，直列抵抗) |
| 12. | 空乏層の解析，接合容量 |
| 13. | 交流特性，拡散容量，パルス応答 |
| 14. | 種々のpn接合ダイオード(トンネルダイオード，チェナーダイオード，バリスタ) |
| 15. | 金属-半導体界面(ショットキーダイオード，オーミック電極) |
| 16. | 期末テスト |
評価
期末試験や各章の小テストにより評価し，全体で60%以上を合格とする．
対象学生
他学科学生も履修可能
教科書
松波弘之，吉本昌広共著:半導体デバイス，共立出版
参考資料
配布資料，古川静二郎，松村正清共著;電子デバイス[I]および[II]，昭晃堂． S．M．ジィー;半導体デバイス，産業図書．
連絡先
富永(E棟2階南 A-6, 088-656-7439, tominaga@ee.tokushima-u.ac(no-spam).jp)
- オフィスアワー: 木曜日，金曜日，pm. 17:00-18:30
備考
配布資料と教科書を併用しておこなう．一般的ではあるが，講義内容を週内で消化するようにすること．