量子・電子物性 【量子力学】トンネル効果の説明と反射率、透過率の導出と説明
トンネル効果とは粒子がポテンシャル障壁を確率的に通過する現象を言います。例えば、ポテンシャル障壁\(V_{o}\)に対し、エネルギー\(E\)を持つ粒子が入射するとします。\(E<V_{o}\)の場合、古典力学の視点では、粒子は透過できず、...
電子
量子・電子物性 
量子・電子物性 井戸型ポテンシャルの波動関数の分布、エネルギー固有値問題のまとめ
井戸型ポテンシャルとは量子力学において、電子が特定のポテンシャル領域に閉じ込められている状況をモデル化したものになります。メーカーでのデバイス設計など、様々な工学分野で応用される考え方で、工学部の院試でも頻出分野になります。理学部の院試では、スピン演算子や散乱問題が出題されることもありますが
電子回路 エミッタ接地、ベース接地トランジスタの電流増幅率、安定指数の解説
エミッタ接地の電流増幅率コレクタ電流に対するベース電流の比に対し、(1)式を使用します。\begin{aligned}\beta=\dfrac{I_{C}}{I_{B}}=\dfrac{I_{C}}{I_{E}-I_{C}}=\dfrac{\alpha}{1-\alpha}\end{aligned}
制御工学 【制御工学】倒立振子の伝達関数と状態方程式の立式問題
倒立振子とは重心が支点の上にある運動系を指しています。上記の図のように、長さ\(2l\)の振子は、台車との接点を始点としています。重心は支点の上に存在するため、少しの外乱で横に傾いた時、重力に引っ張られて何もしないと倒れてしまいます。
制御工学 【制御工学】力学系(運動系)システムと伝達関数の計算
ある制御対象を目標値に制御するためには、制御対象を適切な数学モデルに変換する必要があります。例えば、下記のような運動系(ばね-ダンパ)を考えます。ダンパとは、振動・運動エネルギーを減衰する機械部品です。
電子回路 【MOSFET】非線形素子を含む電子回路の回路解析、解法
本問のようにグラフの特性を利用し、非線形素子のまま解く問題も出題されることがあります。経験さえしていれば問題無く得点できますので、本問で練習しましょう。なお、MOSFETだけでなく、バイポーラトランジスタを用いた場合でも同様の問題が出題されることがあります。
半導体デバイス フェルミ・ディラックの分布関数の説明と状態密度、バンド図
フェルミ・ディラックの分布関数とは電子のエネルギー準位ごとの存在確率を表します。エネルギー\(E\)を変数とした記号\(F(E)\)を用いて下記の式で表されることが多いです。(\(k\)はボルツマン定数、\(T\)は温度、\(E_{F}\)はフェルミエネルギー)
半導体デバイス 半導体の光電効果の説明、使用用途、例題
光電効果とは半導体素子に光を照射したとき、電流が流れる現象を言います。特に試験では、PN接合半導体に対し光を入射したときの動作原理をバンド図で説明することが多いです。
制御工学 【制御工学】位相進み補償の考え方、原理と例題
位相進み補償とはゲイン交差周波数付近の位相を進めて、位相余裕を増やすことを言います。実際、制御設計を進めていると、与えられた伝達関数の位相余裕がイマイチである場合があります。少しでも外乱を受けると、位相が-180度以上になりたちまち発散します。こういった事象を防ぐため、システムにある程度の位相余裕を持たせる必要があります。
電子回路 A級/B級/C級 電力増幅器(電力増幅回路)の性質
電力増幅器(回路)とはその名の通り、小さな信号を大きくする目的で使用するものです。家庭で使用する増幅器で代表的なものは、受信アンテナです。基地局から受信した信号を増幅し、処理を行います。この場合、受信する電力のオーダーが小さいため、入力電力に対する出力電力の利得のみを考えれば良いです。