はじめに必ずお読みください
 本コンテンツは直感的理解を重要視するために厳密性を大きく犠牲にしていることに注意して下さい。本コンテンツは本来、講義の補助用として製作されたものです。誇張した部分は講義で補則します。本コンテンツに関するご意見、質問を歓迎します。question1@um.pys.konan-u.ac.jpまで。
甲南大学の学生でない方はこの点に注意して見て下さい。

コンテンツ概要・要約
 このコンテンツは半導体に関してアニメーションを利用した図説を行うものである。大きく分けて図説の部分と解説の部分そして実験の部分になっている。本来講義用のコンテンツであるのでコンテンツだけを見たときには細かい部分で誤解を生じることがあるとは思うが、概念を知る上では講義を聴いていない人にも有用だと思う。特にスライダーバーを動かして自分で仮想的に実験を行えるようにしてあるので色々自分で操作し半導体に関する理解を深めて欲しい。

1. 図説半導体/電子デバイス物理
 この部分は視覚的な表現であり随所にアニメーションを取り入れた。内容に関しては必ず「2.図説に関する解説」を参照して欲しい。また半導体に関する良書は非常に多い。これらを参考にし、内容を定量的に理解できるように理解して欲しい。本来目では見えない世界を図説しているので厳密には随所に誇張や誤りがある。やはりきちんと理解するためには成書に頼る必用がある。図はあくまでも理解の手助けである。

1-1. 半導体の物理的位置づけ
1-2. 原子軌道と分子軌道
1-3. 分子軌道とバンド構造
1-4. 金属と半導体・絶縁体のエネルギーバンド
1-5. 金属と半導体の電気伝導
1-6. 電子正孔対の生成と電気伝導
1-7. 電子を水に例えた電気伝導の説明
1-8. 不純物ドープとn型p型半導体
1-9. pn接合ダイオード
1-10. pn接合の整流特性
1-11. ショットキーバリアーダイオード
1-12. ショットキーダイオードの整流特性
1-13. ツェナーダイオードのトンネル電流
1-14. 物質と光
1-15. 光電気伝導
1-16. 太陽電池の原理
1-17. 太陽電池の出力特性
1-18. 太陽電池の動作と負荷
1-19. 発光ダイオードの原理
1-20. バイポーラトランジスタ
1-21. MIS・FET MOSトランジスタ

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2. 図説に関する簡単な解説
 この部分は「1.図説」の解説とともに半導体を理解する上で重要なことをなるべく式を用いずに解説した。式を用いないのは初学者のためであるが、やはり無理があり厳密には随所に誇張や誤りがある。きちんと理解するためには成書に頼り式を追う作業が必用となる。

2-1. 半導体の物理的位置づけ
2-2. 物質としての半導体の特徴
2-3. 半導体と金属の電気抵抗の温度依存性
2-4. 能動素子としての半導体
2-5. ショットキーバリアーダイオード
2-6. トンネルダイオード
2-7. 物質(半導体)と光
2-8. 発光ダイオードと太陽電池
2-9. 太陽電池
2-10. 光センサー、粒子線検出器
2-11. トランジスタ(バイポーラ型)
2-12. トランジスタ(MOS型)
2-13. pn接合の書き方

3. 半導体に関する学生実験
 これは甲南大学理工学部物理学科で行われている半導体に関する学生実験のマニュアルをWeb用に手直ししたものである。甲南大学理工学部物理学科の在学生、卒業生は復習用に使っていただきたい。また学外者に関しても手軽に行える実験が多いので参考にしていただければありがたい。高校等でこの実験をやってみたいと思われる方は装置一式をお貸しすることも可能である。ぜひ相談していただきたい。(連絡先: question1@um.phys.konan-u.ac.jp)

3-0. はじめに
3-1. ショットキーダイオードの電流電圧特性
3-2. トンネル電流の測定
3-3. ショットキー接合型ダイオードの作成
3-4. CdS光導電セルの電流電圧特性
3-5. 太陽電池
3-6. 発光ダイオードの電流電圧特性
3-7. 半導体と金属の電気伝導度の温度依存性
3-8. 自由課題
3-A. 実験装置の説明
3-B. 一般的注意事項・レポートの書き方
3-C. グラフの書き方


電子デバイスとの関係
物理の基礎科目との関係


  • 企画・製作
    甲南大学理工学部物理学科 助教授 梅津郁朗
    甲南大学理工学部物理学科 教授 杉村陽
    阿南工業高等専門学校機械工学科 助教授 吉田岳人
    甲南大学情報教育研究センター
  • 制作
     株式会社ナスピア