2019年度 電気的モデリングとシミュレーション   Electrical Modeling and Simulation

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開講元
電気電子コース
担当教員名
山田 明  盛 健次 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
水1-2(S222)  金7-8(S222)  
クラス
-
科目コード
EEE.G411
単位数
2
開講年度
2019年度
開講クォーター
1Q
シラバス更新日
2019年4月3日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

デバイスやシステムの構造と動作の抽象化であるモデリングとそのモデルを用いたシミュレーションは科学技術の基盤技術である。本科目は電気電子工学における代表的な分野である,電子回路,電子材料におけるモデル手法とシミュレーション技術を取り扱う。
本科目では電気的モデル手法とシミュレーション技術の原理を学ぶだけでなく,MATLAB等を用いたプログラムを自ら作成することで,電磁気学,電子回路,固体物理学などの知識を活用して実際の課題を解く能力を身につけることを狙いとする。

到達目標

本科目を履修することで次の能力を修得する。
1)MATLABを用いた簡単なシミュレーションプログラムを作成できる
2)電子回路のモデル化とシミュレーションプログラムを作成できる
3)第1原理計算を説明できるとともに,シミュレーションプログラムを作成できる

キーワード

MATLAB, SPICE, 回路シミュレータ,修正節点解析法,線形化手法,有限差分法,有限要素法,境界要素法,モーメント法,マックスウエルの方程式,数値積分,量子力学,シュレディンガー方程式,第1原理計算,逆格子ベクトル,擬ポテンシャル

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
- - -

授業の進め方

学生は授業前にOCW-iに掲載する講義資料を読んでおくことが必要である。毎回,講義の最後に課題を課す。学生は課題に対してレポートを作成し,次の講義で提出すること。プログラムはMATLABを用いるので,予め自らのPCにインストールしておくこと。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 電気電子工学とシミュレーション技術 電気電子工学に現れるシミュレーション技術の概要を説明できる
第2回 MATLABについて(含 コンピュータ将棋) MATLABの概要と基本的なプログラミング方法についての説明。各自MATLABをインストール済のPCを持参のこと 。 MATLABの概要と基本的なプログラミングができる
第3回 電子回路シミュレーション -回路シミュレーションの基礎と修正節点法- 修正節点法について説明できる。
第4回 電子回路シミュレーション -容量・インダクタのモデリングと過渡・AC解析- 容量・インダクタのモデリングと過渡・AC解析が説明できる。
第5回 電子回路シミュレーション -MOSトランジスタのモデリング- MOSトランジスタのモデリングを説明できる。
第6回 電子回路シミュレーション -デバイスパラメータ抽出技術- デバイスパラメータ抽出を説明できる。
第7回 電界モデルと回路モデルの連成 Maxwellの方程式を回路シミュレータが扱えるモデルに変換することができる。
第8回 MATLAB/SimLinkのSimLinkにおけるモデリング SimLinkモデルを説明できる。
第9回 第1原理計算 -量子力学の基礎- 量子力学の基礎を説明できる
第10回 第1原理計算 -波動方程式の解き方(2準位系)- 2準位系の波動方程式が解ける
第11回 第1原理計算 -波動方程式の解き方(1次元のバンド)- 1次元のバンド図が解ける
第12回 第1原理計算 -逆格子ベクトル- 逆格子ベクトルとその使用法を説明できる
第13回 第1原理計算 -空格子近似- 空格子近似が説明できる
第14回 第1原理計算 -擬ポテンシャルとバンド図の作成- 擬ポテンシャルを用いてバンド図が作成できる
第15回 第1原理計算 -擬ポテンシャルから第1原理計算へ- 第1原理計算の概念が説明できる

教科書

なし。

参考書、講義資料等

講義資料をOCW-iに掲載するので,講義前にダウンロードしておくこと。
参考書として以下を推奨する。
(1) 「回路シミュレーション技術とMOSFETモデリング」 三浦道子、名野隆夫、盛健次 リアライズ理工センター (ISBN#: 9784898080405)
(2) 「半導体物理」 浜口智尋 朝倉書店 (ISBN#: 9784254221459)

成績評価の基準及び方法

毎回課題レポートを課し,最後に総合的な期末試験を行う。
配点は,課題レポート30点,期末試験70点。

関連する科目

  • 特になし

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

特になし。

連絡先(メール、電話番号)    ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。

E-mail: yamada.a.ac[at]m.titech.ac.jp

オフィスアワー

随時メールで連絡の上,教員室に来室のこと。

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