電気電子材料の初学者を対象に考え、数学が少し苦手な方でも読み進めることができるように考えました。
また、電気回路や電子回路を深く学ぶ方にも利用できるものとして半導体デバイスの章を設けました。回路動作の応用が学習できると思います。
各章の最後には「力試し問題」で復習ができ、自身の理解度チェックも可能です。
序章 電気電子材料を究めたらどんな良いことがあるか
本章で学ぶこと
課題 材料を置き換えて良かったこと
1章 電子の基礎(自遊空間中の電子、光)
本章で学ぶこと
電子の振る舞い～粒子の運動～
光の振る舞い～波の性質～
電子や光は粒子か波か
電子の波動性がもつ波の性質
光がもつ粒子の性質
粒子性と波動性の両立
力試し問題1
力試し問題2
2章 量子力学の基礎
本章で学ぶこと
無限井戸型ポテンシャル
無限井戸の中の古典粒子
無限井戸の中の電子を量子力学で記述
無限井戸の中の電子(シュレディンガー方程式の解)
古典力学と量子力学の差異
古典力学と量子力学の共通点
コラム1 エネルギー準位の、エネルギーあたりの密度
コラム2 井戸の深さが有限だったとき
力試し問題
3章 原子やポテンシャル中の電子
本章で学ぶこと
水素原子とボーア理論(電子がひとつだけの原子)
水素原子内の電子の準位と発光
水素原子内の軌道
多電子原子とパウリの排他律
多電子原子の化学的性質
コラム3 指数関数と物性
力試し問題
4章 化学結合
本章で学ぶこと
化学結合の前提
イオン結合
共有結合
金属結合
その他の結合
力試し問題
5章 結晶
本章で学ぶこと
結晶構造
体心立方構造
面心立方構造
六方最密構造
最密構造
閃亜鉛構造とダイヤモンド構造
力試し問題
結晶構造 立体模型
6章 帯理論と統計力学(結晶内部の電子)
本章で学ぶこと
複数の原子が集まったときの価電子
N個の原子が集まったときの電子
金属のバンド理論
絶縁体のバンド理論
半導体のバンド理論
許容帯内の電子の数
電子の分布と温度の関係
コラム4 バンド内の電子の運動と、フェルミの分布関数の概念の説明
力試し問題
7章 金属内の電気伝導
本章で学ぶこと
金属内の電子について
電界がないときの電子の振る舞い
平均自由時間
電界の下での電子の振る舞い
電流を流しやすい材料
コラム5 コインを振って表が出る回数はどれだけ50%に近いか
力試し問題
8章 絶縁体
本章で学ぶこと
絶縁体の役割
気体中の電流
気体の絶縁破壊
液体の絶縁体
固体の絶縁体
力試し問題
9章 半導体と温度特性
本章で学ぶこと
半導体材料の概要
真性半導体と不純物半導体
不純物半導体のキャリア濃度
不純物半導体の温度とキャリア濃度
力試し問題
10章 半導体中のキャリアの振る舞い
本章で学ぶこと
半導体中のキャリアの振る舞い
少数キャリア連続の式(生成と消滅)
少数キャリア連続の式(ドリフト電流)
少数キャリア連続の式(拡散)
磁界中の運動(ホール効果)
コラム6 拡散長
力試し問題
11章 半導体と半導体デバイス
本章で学ぶこと
半導体デバイスとpn接合
pn接合の電圧-電流特性
pn接合の電圧-容量特性
pn接合を使った整流ダイオード以外のデバイス
バイポーラトランジスタの特性
FETの特性
金属-半導体接合の電圧-電流特性
コラム7 増幅
力試し問題
12章 誘電体とコンデンサ
本章で学ぶこと
誘電率と誘電分極
分極とその種類
複素誘電率とその周波数特性
力試し問題
13章 磁性体とインダクタンス
本章で学ぶこと
透磁率と磁化特性
磁気的性質の起源
ヒステリシス特性
磁気抵抗効果
強磁性体の応用と材料
力試し問題
索引
