学べる内容 授業紹介

学べる内容

自然科学の方法
担当:柴山
自然科学を学ぶためには数学の知識が必須です。特に電気電子工学のほとんど全ての専門科目では、数学を駆使して講義が進められていきます。この授業では、電気電子工学で使用する大学数学の基礎を講義します。高校数学から大学数学へ の橋渡しの役割も果たします。ベクトルや複素数、微分方程式などをより洗練された形で学ぶことで、電磁気学や電気回路を修得するための足がかりとなります。高校時代に学んだ数学の一つの到達点が、電気電子工学を学ぶ中で見つかることに、皆さんは気付くことでしょう。
電磁波情報工学
担当:柴山
インターネットにスマートホン。共通しているのは電磁波に情報を乗せて信号のやりとりをしていることです。本講義では、コンピュータを使った電磁波伝搬の数値解析手法として最も広く用いられている有限差分時間領域(FDTD)法を学びます。定式化にはベクトル計算が必須です。また、実際の計算や得られた結果の解釈には、電磁気学や電気回路の知識も必要になってきます。本講義でFDTD法を理解すれば、自らプログラミングを実行し、ノートPCのような小規模なコンピュータでも、ありとあらゆる電磁界現象のシミュレーションができるようになります。
基礎電気回路
担当:斎藤
スマートホン、太陽光発電、インターネットなど様々な電気電子工学の技術を実現するためには、高性能の電気電子回路を設計する必要があり、この科目はそのための第一歩です。抵抗、キャパシタ、インダクタ、電源等で構成された基本的な回路の動作―各部の電圧、電流、電力のふるまい―を解析する方法を学びます。
その解析のためには、数学で学んだ様々な基礎事項の工学的意義を理解することがとても重要です。例えば、高校では幾何などの問題を解くために使っていた三角関数は、大学の回路工学では、音声や画像信号を表現し、通信する技術を構築するために巧みに使われます。
マイクロ・ナノプロセス工学
担当:山本
この講義では電子材料の作成方法とその良し悪しを判断するための分析法について学びます。コンピュータのCPU(中央演算装置)やメモリなどのIC(集積回路)にはシリコンという半導体が使われています。シリコンは地殻の中に2番目に多く存在する元素で、道端にころがっているような石の主な成分です。もちろん、道端の石を拾ってきてICを作ろうと思っても、そのままでは決して上手くいきません。まず、その石の中から純粋なシリコン元素を取り出す必要があるのです。講義では、このような電子材料を作成するいろいろな方法と作成した材料を分析する様々な手法について、その原理、装置構成、その分析によりどのような知見が得られるかについて詳しく説明します。
プログラミング言語C演習
担当:中村
PCやスマホの普及により、私たちの生活はデジタル化の一途を辿っています。これらのデバイス上で動作する機能はソフトウェアと呼ばれ、プログラミング言語と呼ばれる文法を駆使することで作成されます。本講義では、複雑な計算処理を扱うソフトウェアの開発等において動作速度の速さから現在も重宝されているC言語を学びます。
現代制御
担当:中村
入力および出力を持つシステムに対し、所望の出力が得られる入力を自動計算する機能(制御系と呼ぶ)の実現方法を論じたものを制御工学と呼びます。モノを操る一般論ですので、電気系のシステムに限らず機械系や化学プロセスにも応用でき、学びがいのある学問といえます。現代制御とは、ベクトルや行列を用いてシステムの振る舞いを定式化することで従来の古典制御では困難であった高度な設計や多入力・多出力系への対応を可能とするものです。講義を通してその表現力の高さを体感しましょう。
知的制御
担当:伊藤
ロボットおよびコンピュータに学習能力を持たせるための方法について学びます。講義形式で学習のアルゴリズムを学ぶだけでなく,各自が実際にプログラミングを行い、コンピュータが学習を行う様子を観察します。
制御工学
担当:伊藤
制御工学は、産業用ロボットから、自動車、化学プラント、電化製品にいたるまで、非常に多くの分野で使用されています。本授業では、制御対象を物理学および数学を用いて記述し、これを所望の状態に制御するための制御系の設計方法について学びます。また、コンピュータを用いてシミュレーションを行い、各自が設計した制御系の性能を確認します。
電子物性論入門
担当:栗山
マイクロ・ナノエレクトロニクスの基礎となる物質中の電子の伝導現象を理解するため下記の講義を行います。ボーアの水素原子モデルとその応用、半導体中の不純物原子のイオン化エネルギー、半導体・金属のエネルギーバンド概説、固体中の原子間の結合、結晶構造とブラッグの回折条件、電気伝導と電子の散乱、電子の有効質量、周期的ポテンシャル中の電子波動関数など。
電子物性論
担当:栗山
マイクロ・ナノエレクトロニクス分野 の基礎を学習します。電子物性論入門で講義した「物質中の電子現象」に関する基礎知識に基づき、誘電体、磁性体、超伝導等を中心に、エレクトロニクス素子の基礎物性および素子作成上重要な結晶作成技術について講義します。
光エレクトロニクス
担当:栗山
マイクロ・ナノエレクトロニクスの基礎となる物質中の電子現象に関する基礎知識に基づき、下記の光エレクトロニクスの基礎を講義します。光導電効果、フォトルミネッセンス、エレクトロルミネッセンス、光検出デバイス、フォトダイオード、太陽電池、発光ダイオード(LED)、レーザの原理、半導体レーザ(LD)の原理、電気光学効果、二次高調波の発生(SHG)、電荷結合素子(CCD)など。 マイクロ・ナノエレクトロニクス分野の基礎となる物質中のマイクロ・ナノスケールにおける電子およびイオンの動的挙動について下記のテーマにしたがって講義します。半導体超格子デバイスの基礎と応用、量子ホール効果、超格子光デバイス、量子井戸レーザ、単電子デバイスなど。
基礎電磁気学
担当:岡本
発電された電気は、電線により送電され、受電・変電が行われて、各家庭に供給されています。これらは、全て電磁気学の諸現象を工学的に応用した産物です。皆さんに身近な電磁気現象なのですが、電磁気学は難解です。皆さんが電磁気学を嫌いにならないように、まずは高校物理の復習を通しながら、ベクトル解析・微分積分等の初等数学を用いて、電磁気学の扉を開けようと思います。
電磁気学/電磁気学演習
担当:山内
高校で学習した物理の電気、磁気に関する内容を拡張した授業です。基礎電磁気学の次に学習する科目で、電磁界をベクトルで数学的に表わすことを学習します。演習科目と合わせて理解が深められるように工夫されています。
光伝送回路
担当:山内
光は電磁波の一種であり、電磁気学で学んだ基礎理論を発展させて理解を深めることができます。この講義では、電磁波の反射、屈折、回折などの理論と伝送路としての基礎事項を学習します。高校でならった波動の知識がより深まることでしょう。
光デバイス回路
担当:山内
インターネットの爆発的な発展には、各種光デバイスが貢献しています。また、光に関する技術は、光通信のみならず、光情報処理や、最近話題となっている光センサなどにも応用されます。こうした各種光デバイスの動作原理と応用を学習します。
線形代数学
担当:間下
中学校では2元連立一次方程式の、高等学校では3元連立一次方程式の解き方を習います。未知数の個数がささらに増えて4元、5元連立一次方程式・・・となったときどのようにこれを解けば良いでしょう。
基本的な考え方は中学校で習う「未知数の消去」ですが、3元連立一次方程式でも、ただ一組の解を持つもの、無数に解を持つもの、解が無いものがあり、多元連立一次方程式を解くためには理論的な裏付けが必要になります。
私が担当する線形代数学では、様々な場面で利用される連立一次方程式を解く上でも基礎となる技能と理論をわかりやすく講義しています。
基礎アナログ電子回路
担当:安田
電子回路は、身の回りの電気製品のみならずさまざまな工業製品の中で用いられています。本講座では、電子回路の特徴であるトランジスタなどの能動素子を用いた回路の特徴、解析方法、設計方法について学びます。また、授業では実際のトランジスタを用いた実験を通して回路動作の理解を深めます。
電気電子工学入門
担当:安田
古代ギリシャ時代の静電気の発見から、18世紀から始まる近代電気電子工学の発展をその歴史と共に学びます。また、20世紀から21世紀に急速に発展したこれらの基礎技術やその応用分野を身近な製品などを例に概説します。
アナログ回路デザイン
担当:安田
携帯電話やTVなどの通信機器や、高度なセンサを使う医療機器等では高性能なアナログ回路が必要です。この講座では、現代の社会で用いられているアナログ基本回路を概説し、実際に皆さんにMOSトランジスタを用いてこれらの回路を設計してもらうことで、その技術を習得してもらいます。
デジタル回路デザイン
担当:安田
現代は、コンピュータなどのデジタル機器によって情報化社会を形成され、皆さんもスマートフォンなどでいつでもどこでもインターネットなどから情報を得ることが出来ます。本講座では、コンピュータを使ったコンピュータを実現するデジタル回路の設計法を学び、コンピュータの心臓部であるCPUの実現方法の取得を目指します。