固体電気音響デバイス工学 / Solid State Electroacoustic Devices

単位数: 2. 担当教員: 山末 耕平. 開講年度: 2024. 開講言語: 日本語.

授業の目的・概要及び達成方法等

Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html
（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。

授業に関する通知に注意してください．

１．目的と概要
固体電気音響デバイスに用いられる圧電材料に生じる圧電効果のメカニズム，圧電効果の理論的取り扱いの基礎，圧電振動の方程式の導出と解析方法の基礎を学ぶ．また，圧電デバイスの幅広い応用について理解を深める．

２．達成目標
・圧電効果の物理的メカニズムやその応用を理解する．
・圧電基本式の導出を理解する．
・圧電振動の方程式を導出し，その解析方法，等価回路を理解する．
・圧電デバイスの様々な応用を理解する．

授業の目的・概要及び達成方法等(Ｅ）

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

1. Objective & overview
This course covers the mechanism of piezoelectric effect in piezoelectric materials used for solid-state electroacoustic devices, the basics of theoretical treatment of piezoelectric effect, and the derivation and analysis methods of piezoelectric vibration equations. The course also help students understand the various applications of piezoelectric devices.

2. Goals
This course is designed to help students to:
- understand the physical mechanism of piezoelectric effect and its application.
- understand the derivation of piezoelectric equation.
- derive the equation of piezoelectric vibration and understand its analysis method and equivalent circuit.
- understand various applications of piezoelectric devices.

授業計画

１．序論
２．誘電体と誘電分極
３．結晶の対称性と圧電効果
４．圧電材料・圧電セラミックス
５．圧電体における電気・機械結合
６．結合系の熱力学と状態関係式
７．圧電基本式
８．固体中の音波伝搬と波動方程式
９．物質中の電磁気学と準静的近似
１０．圧電振動の方程式
１１．圧電振動の解析I
１２．圧電振動の解析II
１３．圧電振動の等価回路
１４．圧電デバイスI
１５．圧電デバイスII

授業計画(Ｅ）

1. Introduction
2. Dielectric materials and dielectric polarization
3. Crystal symmetry and piezoelectric effect
4. Piezoelectric materials and ceramics
5. Electromechanical coupling in piezoelectric materials
6. Thermodynamics and constitutive equation
7. Piezoelectric equation
8. Wave propagation in solids and wave equation
9. Electromagnetism in matter and quasi-static approximation
10. Equation of piezoelectric vibration
11. Analysis of piezoelectric vibration I
12. Analysis of piezoelectric vibration II
13. Equivalent circuit of piezoelectric vibration
14. Piezoelectric device I
15. Piezoelectric device II

授業時間外学習

理解の基礎になる学部レベルの電磁気学や力学，熱力学，電気回路を事前に復習しておくこと．授業中にとったノートを復習すること．

授業時間外学習（Ｅ）

Students are expected to review undergraduate level electromagnetism, mechanics, thermodynamics, and electric circuits in advance as a basis for understanding the course. Students are also expected to review their own notes taken in each class.

成績評価方法及び基準

課題レポートを評価する．なお，状況に応じて，小テスト，演習問題を行い，その成績を評価に反映させる場合もある．再レポート（再試験）はしない．

成績評価方法及び基準(Ｅ）

Submitted reports are evaluated. Quizzes and exercises may be given and their grades may be reflected in the evaluation. No re-reports (re-tests) will be given.

教科書および参考書

オフィスアワー

随時行いますが、事前に電子メールで予約をお願いします。

オフィスアワー（Ｅ）

Make an appointment in advance via e-mail.