📘 基礎編 第1章：半導体物性とMOS構造の基礎
Fundamentals-Chapter 1: Fundamentals of Semiconductor Physics and MOS Structure
🧭 概要｜Overview
本章では、MOSトランジスタやCMOS回路設計の物理的基盤となる半導体物性を
段階的に学び、バンド構造から論理回路の出発点であるCMOSインバータまでを理解します。
This chapter explores the physical foundation of MOS transistors,
providing a step-by-step understanding from band structure to CMOS logic circuits.
🎯 学習のねらい｜Learning Objectives
| 🇯🇵 日本語 | 🇺🇸 English |
|---|---|
| バンド構造、PN接合、MOS構造など、物性物理の本質を段階的に理解する | Understand the core physical concepts such as band structures, PN junctions, and MOS theory. |
| MOSチャネル形成とスイッチ動作の物理モデルを明確に把握する | Learn the channel formation and physical switching model of MOS transistors. |
| CMOSインバータにより、論理回路設計の出発点を実感として理解する | Gain intuitive understanding of logic circuit fundamentals via the CMOS inverter. |
📚 章構成｜Chapter Structure
| 節番号 | ファイル名 / Filename | 内容概要 / Summary |
|---|---|---|
| 1.1 | 1.1_band_structure.md |
バンド構造とキャリア移動 🔋 Band Structure and Carriers (Electrons & Holes) |
| 1.2 | 1.2_pn_junction.md |
PN接合と整流特性 🔌 PN Junction and Rectification |
| 1.3 | 1.3_mos_structure.md |
MOS構造・電界制御とチャネル形成 ⚙️ MOS Structure and Channel Formation |
| 1.4 | 1.4_mos_switch.md |
MOSのスイッチ動作と回路モデル 🔁 MOS Switching and Circuit Abstraction |
| 1.5 | 1.5_cmos_inverter.md |
CMOSインバータの構造と波形解析 🔀 CMOS Inverter Structure and Logical Behavior |
🧠 学習のポイント｜Key Takeaways
- 半導体の物性基礎（バンド構造・PN接合・MOS構造）を階層的に理解
- チャネル形成と電界制御によるMOSのスイッチ性の原理を視覚的に把握
- CMOSインバータの構造と動作波形から、論理設計への出発点へ導入
📂 ディレクトリ構成｜Directory Structure
Edusemi-v4x/
└── chapter1_materials/
├── README.md
├── 1.1_band_structure.md
├── 1.2_pn_junction.md
├── 1.3_mos_structure.md
├── 1.4_mos_switch.md
└── 1.5_cmos_inverter.md
🖼️ 図版予定｜Planned Figures
各図は /images/ に格納予定です：
band_diagram_intrinsic.png：真性半導体のバンド図pn_depletion_potential.png：PN接合と整流モデルmos_cross_section.png：MOS断面構造mos_depletion_inversion.png：空乏層→反転チャネルnmos_switch.png,pmos_switch.png：スイッチ動作の回路記号cmos_inverter_structure.png：インバータ構造図cmos_inverter_waveform.png：出力波形（立ち上がり・立ち下がり）
🔄 次章への接続｜Transition to Chapter 2
| 🇯🇵 日本語 | 🇺🇸 English |
|---|---|
| 本章の理解を踏まえ、第2章では組み合わせ論理回路（AND, OR, NAND, XORなど）の設計・解析に進みます。 | Building on this foundation, Chapter 2 explores combinational logic design and circuit analysis. |
👤 著者・ライセンス｜Author & License
| 項目｜Item | 内容｜Details |
|---|---|
| 著者｜Author | 三溝 真一（Shinichi Samizo） |
| GitHub | Samizo-AITL |
| shin3t72@gmail.com | |
| ライセンス｜License | MIT License（再配布・改変自由） Redistribution and modification allowed |