半導体工学

Semiconductor Engineering - 基礎から応用まで

🔬 半導体物理学の世界

半導体デバイスの動作原理から数理的解析まで、現代エレクトロニクスの基礎を学習

キャリア動力学

電子・正孔の挙動

📊

数式シミュレーション

インタラクティブ学習

🧮

数理解析

MathJax数式表示

🔗

関連分野連携

電磁波理論との統合

🔄 キャリア連続性方程式
半導体内での電子・正孔の生成、再結合、拡散を記述する基本方程式について詳細に解説します。
  • 連続性方程式の物理的意味
  • 数学的導出過程
  • インタラクティブシミュレーション
  • 実デバイスへの応用例
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🌊 波数k - 基礎から完全理解
半導体工学で最も重要な波数kの概念を、中学生から大学生まで段階的に理解できるよう解説します。単位を落とした方も必見!
  • 中学生レベル:身近な例で理解
  • 高校生レベル:数式での表現
  • 大学生レベル:半導体物理での意味
  • 単位落とした方用:復習ガイド
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⚖️ 有効質量の導出
なぜ有効質量がエネルギーのk空間での二次微分で表現されるのか、量子力学的背景から導出します。
  • 量子力学的基礎
  • バンド構造との関係
  • ステップバイステップ導出
  • テンソル表現への拡張
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⚡ ポアソン方程式
半導体工学におけるポアソン方程式の役割と、様々なデバイス構造での応用を学習します。
  • 物理的意味と導出
  • pn接合での応用
  • MOSキャパシタ解析
  • 電位・電界分布シミュレーション
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🌊 Maxwell-Poisson関係
マクスウェル方程式とポアソン方程式の関係を理解し、半導体物理と電磁波理論の架け橋を学びます。
  • マクスウェル方程式からの導出
  • 準静的近似の意味
  • 半導体デバイスでの適用
  • 電磁波工学との関連
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🔗 金属-半導体接触
ショットキー接触とオーミック接触のバンド図形成過程を、アニメーション付きで詳細に学習します。
  • 仕事関数による接触特性
  • バンド曲がり形成過程
  • インタラクティブアニメーション
  • 実用デバイスへの応用
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⚡ pn接合の評価と用途別特性
「良いpn接合」とは何か?ダイオード、太陽電池、LED、トランジスタ...用途別に求められる特性と評価基準を詳解します。
  • 用途別の最適特性解説
  • 具体的な数値基準
  • 測定・評価方法
  • 設計のトレードオフ
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🔬 接合の評価方法(従来版)
pn接合、ショットキー接合、オーミック接合の特性評価方法を中学数学から段階的に学習します。
  • 身近な例からの理解
  • I-V特性の測定と解釈
  • 実用的な評価手法
  • インタラクティブシミュレータ
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📚 学習の進め方

各トピックは独立して学習可能ですが、以下の順序で進むことをお勧めします:

1️⃣

基礎理論

有効質量の理解

2️⃣

動力学

キャリア連続性

3️⃣

電気的解析

ポアソン方程式

4️⃣

統合理解

Maxwell関係