電子物性第1スライド1-1 電気物性第1 第1回 ―電子のはたらき― プリントやこのスライドのデータは、インターネット http://hashi.shinshu-u.ac.jpから入手できます。 目次 ２ ３ ４ ５ 電子の発見 電子の性質 電気素量の測定 データ解析について ６ 電子のエネルギー ７ 電子の制御と電子工学 ８ まとめ （ｃ）橋本佳男2003-2006 電子の性質 電気物性第1 第1回 電子 ①陰極から飛び出しまっすぐ進む。 高電圧 ―電子のはたらき― 陰極 陽極 ②ぶつかると仕事をする。 ③電界、磁界で曲げられる。 真空ポンプ 電子の発見 － マイナスの電荷とプラスの質量をもつ。 e－ 電子物性第1スライド1-2-1 e e－ 金属面などから電子の放出が観測された。 e － e － 光、熱などのエネルギー このような物に、 を外部から与えると、 ① 物質から電子が放出される。 ② 陰極線は最もよく知られる例。 ？ ！ 履修方法について テキストについて 電子の性質 電気物性第1 第1回 電子 ①陰極から飛び出しまっすぐ進む。 高電圧 ―電子のはたらき― 陰極 陽極 ③電界、磁界で曲げられる。 真空ポンプ 電子の発見 高電圧 陰極 ②ぶつかると仕事をする。 e－ マイナスの電荷とプラスの質量をもつ。 電子物性第1スライド1-2-2 このような装置で、電圧を加え 金属面などから電子の放出 マイナス側から電子が放出される。 はっきり見られる例が、 陽極 陰極線 です。 真空ポンプ ① 物質から電子が放出される。 ② 陰極線は最もよく知られる例。 ブラウン管（旧式テレビ、オシロスコープ） などに応用されている。 ？ ！ 履修方法について テキストについて 電子の発見 このような装置で、電圧を加え マイナス側から電子が放出される。 高電圧 陰極 電気素量の測定 陽極 真空ポンプ 陰極線 ブラウン管（旧式テレビ、オシロスコープ） などに応用されている。 電子の性質 高電圧 陰極 陽極 真空ポンプ ① 電子は質量がある。 ② 電子は電界、磁界で曲がる。 ③ 電子は負の電荷、正の質量をもつ。 電子の電荷量は、 帯電した油滴の 静止する電圧で 求めました。 neE 油滴 Mg ミリカンの油滴の実験です。 電子物性第1スライド1-3-1 この電子は、 ①陰極から飛び出しまっすぐ進む。 ⇒ 何かの粒子？ ②ぶつかると仕事をする。 ⇒ 質量がある。 電子の発見 このような装置で、電圧を加え マイナス側から電子が放出される。 高電圧 陰極 電気素量の測定 陽極 真空ポンプ 陰極線 ブラウン管（旧式テレビ、オシロスコープ） などに応用されている。 電子の性質 帯電した油滴の 静止する電圧で 求めました。 neE 油滴 Mg ミリカンの油滴の実験です。 電子物性第1スライド1-3-2 電子は、 ①陰極から飛び出しまっすぐ進む。 高電圧 陰極 電子の電荷量は、 陽極 真空ポンプ ① 電子は質量がある。 ② 電子は電界、磁界で曲がる。 ③ 電子は負の電荷、正の質量をもつ。 ②ぶつかると仕事をする。 ③電界、磁界で曲げられる。 ⇒ 電荷をもっている。 電子の発見 このような装置で、電圧を加え マイナス側から電子が放出される。 高電圧 陰極 電気素量の測定 陽極 真空ポンプ 陰極線 ブラウン管（旧式テレビ、オシロスコープ） などに応用されている。 電子の性質 帯電した油滴の 静止する電圧で 求めました。 neE 油滴 Mg ミリカンの油滴の実験です。 電子物性第1スライド1-3-3 電子 ①陰極から飛び出しまっすぐ進む。 高電圧 陰極 電子の電荷量は、 ②ぶつかると仕事をする。 ③電界、磁界で曲げられる。 陽極 真空ポンプ マイナスの電荷とプラスの質量をもつ。 ① 電子は質量がある。 ② 電子は電界、磁界で曲がる。 ③ 電子は負の電荷、正の質量をもつ。 データの解析について 電子の性質 電子 ①陰極から飛び出しまっすぐ進む。 高電圧 陰極 陽極 ②ぶつかると仕事をする。 これが与え られた実験 値です。 ③電界、磁界で曲げられる。 真空ポンプ これらが答えの候補です。 マイナスの電荷とプラスの質量をもつ。 ここで誤差を計算しています。 誤差の合計です。 帯電した油滴の 静止する電圧で 求めました。 ① 電子の電荷量を実験で調べました。 私の計算では正解が でました。結果は来 週レポートしてくださ い。 電子物性第1スライド1-4 電気素量の測定 電子の電荷量は、 時間があれば 別画面に示します。 neE 油滴 Mg ミリカンの油滴の実験です。 電気素量の測定 電子の電荷量は、 帯電した油滴の 静止する電圧で 求めました。 電子のエネルギー 電子 エネルギー ほとんどゼロ neE 油滴 電圧 1 kV Mg エネルギー 1 keV ミリカンの油滴の実験です。 (b)1kV で加速された電子 データの解析について こんどは逆に1000V電圧の高い 所に電子を落としてみましょう。 電子のエネルギーは、 1000 eV に 加速されます。 電子物性第1スライド1-5-1 この実験では、 電子の電荷量 neE 1.602×10-19 C ではなく、 Mg その整数倍が求められ、誤差も たくさんあります。 油滴 neE =Mg ① 電子の電荷量の整数倍しかもとめられない。 ② エクセルでもある程度は解析できます。 テキストの演習問題を少し考えて みてください。 電気素量の測定 電子の電荷量は、 帯電した油滴の 静止する電圧で 求めました。 電子のエネルギー 電子 neE 油滴 電圧 1 kV Mg エネルギー 1 keV ミリカンの油滴の実験です。 (b)1kV で加速された電子 データの解析について これらが答えの候補です。 エクセルを用いて解析しました。 これが与え られた実験 値です。 エネルギー ほとんどゼロ こんどは逆に1000V電圧の高い 所に電子を落としてみましょう。 電子のエネルギーは、 1000 eV に 加速されます。 電子物性第1スライド1-5-2 時間があれば 別画面に示します。 ここで誤差を計算しています。 私の計算では正解 がでました。 誤差の合計です。 ① 電子の電荷量の整数倍しかもとめられない。 ② エクセルでもある程度は解析できます。 データの解析について 時間があれば 別画面に示します。 これらが答えの候補です。 これが与え られた実験 値です。 ここで誤差を計算しています。 誤差の合計です。 私の計算では正解が でました。結果は来 週レポートしてくださ い。 電子の制御と電子工学 半導体ダイオード、トランジスタ 電力消費が少ない。 ゲルマニウム、シリコンの超高純度のものを使用。 さらに、これらを多数集めた集積回路（IC）が主流。 電子物性第1スライド1-6-1 電子のエネルギー 電子 電子 電子のエネルギーは、 電圧 1 kV 電界 10 00 V d m 力 1 000e d N d 電圧 1 kV エネルギー ほとんどゼロ たとえば1000Vの電圧降下の あるところをeの電荷を動かすと、 1000×e [J] の仕事が必要です。 これを 1000エネルギー eV といいます。 1 ke V (a ) 1kV の電位差を動かす ① エレクトロンボルトを定義しましょう。 ② 電子を加速しのエネルギーを増やせます。 エレクトロンボルト (b ) 1kV で加速された電子 データの解析について これらが答えの候補です。 これが与え られた実験 値です。 ここで誤差を計算しています。 誤差の合計です。 時間があれば 別画面に示します。 私の計算では正解が でました。結果は来 週レポートしてくださ い。 電子の制御と電子工学 半導体ダイオード、トランジスタ 電力消費が少ない。 ゲルマニウム、シリコンの超高純度のものを使用。 さらに、これらを多数集めた集積回路（IC）が主流。 電子のエネルギー 電子 エネルギー ほとんどゼロ 電圧 1 kV エネルギー 1 ke V (b ) 1kV で加速された電子 ① エレクトロンボルトを定義しましょう。 ② 電子を加速しのエネルギーを増やせます。 電子物性第1スライド1-6-2 こんどは逆に1000V電圧の高い 所に電子を落としてみましょう。 電子のエネルギーは、1000 eV に 加速されます。 電子のエネルギー 電子 エネルギー ほとんどゼロ 電圧 1 kV エネルギー 1 keV (b)1kV で加速された電子 こんどは逆に1000V電圧の高い 所に電子を落としてみましょう。 電子のエネルギーは、 1000 eV に 加速されます。 今日のまとめ 陰極から でてく る 。 E B 真空中を 直進する 。 粒子の性質 電界があ る と 曲がる 。 マイ ナス の電荷 磁界があ る と 曲がる 。 （ 方向に注意） 電荷の移動 ＝電流 質量があ る 。 9x10 -31 kg 電子の制御と電子工学 この電子を利用して、 真空管⇒…⇒… ⇒半導体集積回路 新しい物質を制御して、 必要なデバイスを設計 したい。 電子物性第1スライド1-7-1 真空中の電子の動きを制御すると、 真空管⇒電流の整流、増幅が行える。 ブラウン管⇒テレビなどの画像表示に使える。 さらに、真空を用いない固体のデバイスが実現され… ① 電子の動きを制御したデバイスができました。 ② 半導体トランジスタ、ICが普及しました。 電子のエネルギー 電子 エネルギー ほとんどゼロ 電圧 1 kV エネルギー 1 keV (b)1kV で加速された電子 こんどは逆に1000V電圧の高い 所に電子を落としてみましょう。 電子のエネルギーは、 1000 eV に 加速されます。 今日のまとめ 陰極から でてく る 。 E B 真空中を 直進する 。 粒子の性質 電界があ る と 曲がる 。 マイ ナス の電荷 磁界があ る と 曲がる 。 （ 方向に注意） 電荷の移動 ＝電流 質量があ る 。 9x10 -31 kg 電子の制御と電子工学 この電子を利用して、 真空管⇒…⇒… ⇒半導体集積回路 新しい物質を制御して、 必要なデバイスを設計 したい。 電子物性第1スライド1-7-2 半導体ダイオード、トランジスタ 電力消費が少ない。 ゲルマニウム、シリコンの超高純度のものを使用。 さらに、これらを多数集めた集積回路（IC）が主流。 ① 電子の動きを制御したデバイスができました。 ② 半導体トランジスタ、ICが普及しました。 電子の制御と電子工学 半導体ダイオード、トランジスタ スライドを終了します。 電力消費が少ない。 ゲルマニウム、シリコンの超高純度のものを使用。 さらに、これらを多数集めた集積回路（IC）が主流。 今日のまとめ 陰極から でてく る 。 E B 真空中を 直進する 。 粒子の性質 電界があ る と 曲がる 。 マイ ナス の電荷 電子の性質 磁界があ る と 曲がる 。 電荷の移動 をまとめると、 （ 方向に注意） ＝電流 質量があ る 。 9x10 -31 kg ①電子の性質をまとめます。物質を制御して設計します。 電子物性第1スライド1-8 この電子を利用して、 真空管⇒…⇒… ⇒半導体集積回路 新しい物質を制御して、 必要なデバイスを設計 したい。 電子物性第1スライド付録 補足1 履修方法 質問は、授業中随時中断して構わないが、必要なら教員室（電気電子工学科東棟 4階）およびメール([email protected])までお寄せください。 毎回の出席はレポートの内容でカウントします。（白紙は欠席扱いとなります。） 評定は、中間試験（1～7章）と学期末試験（主に8～12章）で行います。ただし、昨 年度評定「不可」のものは学期末試験のみを再試験として受験できます。 !! わかったら（でなくっても） ここをクリックしてもとの スライドに帰りましょう。 電子物性第1スライド付録 発展１：テキストついて ＜教科書＞ ＜目次＞ 1章 電子のはたらき 2章 原子の発光 3章 波動関数 4章 シュレーディンガーの波動方程式 5章 原子の軌道 ＜スライドとインターネット＞ 6章 原子の結合と結晶 スライドには授業の抄録のみを掲載し、文 7章 周期的ポテンシャル 章での説明を教科書に、さらに細かい計 8章 粒子の統計 算が必要な場合は、インターネットに公開 9章 格子振動と熱 する別途資料に掲載する。 10章 金属の電気的性質 11章 半導体の導電現象 ＜授業の方法＞ 12章 電子の群速度と有効質量 教科書の1～12章（予定）までを1回の授業で1章講義する。一部の演習 13章 半導体における諸効果 については、スライドやインターネットに詳解や参考資料を掲載する。 14章 電子放出 15章 誘電体 16章 磁性 17章 超伝導 この授業は、教科書 森北出版 「やさし い電子物性」 （宮入圭一、橋本佳男著） に 準拠して行う。 この科目で 扱う範囲 !! ここをクリックしてもとの スライドに帰りましょう。
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