パワーエレクトロニクス基礎 / Fundamentals of Power Electronics  

  中村 健二  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。

学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

１．目的

半導体電力変換回路の原理と特性、および制御に必要な基礎事項について学ぶ。

２．概要

電子回路A・Bで学んだことを基にして、各種電力用半導体デバイスの特徴と、代表的な半導体電力変換回路である整流回路、チョッパ、インバータについて学ぶ。

３．達成目標等

この授業では、主に以下のような能力を修得することを目標とする。

・電力用半導体デバイスの特性を理解し、説明することができる。

・半導体電力変換回路の原理を理解し、その特徴を説明することができる。

・半導体電力変換回路を利用した装置の基礎を説明することができる。

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of

the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

1. Objective

Learn the principle and characteristics of semiconductor power converters, and basic matters for control.

2. Overview

Learn the features of power semiconductors and typical power converters including rectifiers, choppers, and inverters based on “Electronic Circuit I and II” learned in the previous semesters.

3. Goals

- To understand the characteristics of power semiconductor devices, and explain them.

- To understand the principle of semiconductor power converters, and explain it.

- To explain the basis of apparatuses equipped with semiconductor power converters.

  パワーエレクトロニクス応用工学 / Power Electronics  

  遠藤 哲郎  

  工  

   

   

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。

地球温暖化を防ぐためには脱炭素社会を構築する必要がある。

脱炭素化には太陽光発電や風力発電など再生可能エネルギー活用の推進、再生可能エネルギーなどの不安定な電力供給をグリッド技術にて最適運用するエネルギーマネージメントの推進、再生可能エネルギーを使用することを前提としたEV（電気自動車）への転換、などが重要であり、これらのアプリケーションに適用されているパワーエレクトロニクス装置の高効率化・高性能化・小型化などが求められる。

本講義のテーマであるパワーエレクトロニクスはパワー半導体、パワーモジュール、コンデンサやインダクタなどのパッシブ部品、制御回路、主回路、システムなどから構成されており、適用されている技術は、電気回路、制御、材料、信頼性、放熱など幅が広く、これら全体の技術を理解することが重要である。

したがって「パワーエレクトロニクス応用工学」では、

①EV(電気自動車）、HEV(ハイブリッドカー）、新幹線、太陽光/風力発電用電力変換装置、産業用インバータ、スマートグリッドなどのパワーエレクトロニクスの応用製品について回路、動作、適用デバイスなどが把握できるようにする。

また、以下のパワーエレクトロニクスの基盤技術について総合的に学ぶ。

②パワー半導体デバイスの種類、動作原理

③パワー半導体デバイスのモジュール化技術

④パワーエレクトロニクスの様々な回路方式、駆動方式

⑤パワーエレクトロニクス回路に適用されるインダクタ、トランス、コンデンサなどの受動部品

本講義は、対面で実施する。

講義は、毎回、講義資料を事前にグーグルクラスルームにて配布し、それをもとに対面で行う。

毎回の講義について授業に出席することと、複数回課す、レポート課題を提出することが必要。

講義は10月7日から開始する。

注意：

Google Classroomに講義を追加しただけでは履修登録したことにはならないので、必ず学務情報システムから履修登録すること！詳しくは下記WEBサイトを参考にすること。

https://olg.cds.tohoku.ac.jp/forstudents

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")

To prevent global warming, it is necessary to build a decarbonized society.

In order to decarbonize society, it is important to promote the use of renewable energy sources such as solar power and wind power, promote energy management that optimizes the unstable power supply from renewable energy sources using grid technology, and switch to electric vehicles (EVs) that use renewable energy sources.

The power electronics applied to these applications must be made more efficient, more powerful, and more compact.

Power electronics, the subject of this lecture, consists of power semiconductors, power modules, passive components such as capacitors and inductors, control circuits, main circuits, and systems, etc. The applied technologies are wide-ranging, including electric circuits, control, materials, reliability, and heat dissipation. It is important to understand these technologies as a whole.

Therefore, in "Power Electronics Applied Engineering," it is important to understand these technologies as a whole,

(1) To understand the circuits, operation, and applied devices of power electronics applied products such as EVs (electric vehicles), HEVs (hybrid electric vehicles), bullet trains, power conversion devices for solar/wind power generation, industrial inverters, and smart grids.

In addition, the following fundamental technologies of power electronics will be studied comprehensively.

(2) Various types of power semiconductor devices and their operating principles

(3) Modularization technology of power semiconductor devices

(4) Various circuit schemes and driving methods of power electronics

(5) Passive components such as inductors, transformers, and capacitors applied to power electronics circuits

This lecture will be conducted in person.

Lecture materials will be distributed in the Google Classroom in advance of each lecture and will be used as the basis for the face-to-face lectures.

Attendance in class for each lecture is required, as well as the submission of several report assignments.

Lectures will begin on October 2.

Note.

Adding a course to Google Classroom does NOT mean the registration of the course.

Be sure to register the course by Student Affairs Information System!

Please refer to the following website for details.

https://olg.cds.tohoku.ac.jp/forstudents

  エネルギー変換制御機器工学 / Electrical Energy Conversion and Control Equipment Engineering  

  中村 健二  

  工  

   

   

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。

モータや発電機，トランスやリアクトル，インバータやコンバータなどに代表されるエネルギー変換制御機器は，効率の良いエネルギーの発生・輸送・変換・利用に不可欠なキーデバイスである。本講義では，各種エネルギー変換制御機器の歴史，基本構成と動作原理，応用例や今後の展開などについて学ぶ。

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https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

Electrical energy conversion and control equipment, including rotating machines, static apparatuses, and converters, are critical components for high-efficiency electrical energy generation, transmission, conversion, and usage. This course explains the history, basic configuration, operating principles, and applications of electrical energy conversion and control equipment.

  電子物性Ｂ / Solid State Physics B  

  吉信 達夫  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。

学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

今日の情報化(IT)社会を支える半導体エレクトロニクス、光エレクトロニクスを支える電子物性とそれらデバイスの動作原理の基礎を学ぶ。前半では、まず、電子デバイスの動作の基礎となる固体物質の基本物性を学ぶ。次いで、電子デバイスの基本要素であるダイオード、トランジスタの動作原理と基本動作特性について学ぶ。また、光エレクトロニクスデバイスの動作原理を理解する上で基礎となる光電子物性、フォトダイオード、発光素子等について学ぶ。

授業資料およびレポート課題の配布とレポート提出のため、必ずGoogle Classroom に登録すること。

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of

the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

This course is designed to teach the fundamentals of electronic properties and the operating principles of the semiconductor electronics and optoelectronics that support today's information technology (IT) society. In the first part of the course, students will first learn the basic physical properties of solid-state materials, which form the basis of the operation of electron devices. Next, students learn about the operating principles and basic operating characteristics of diodes and transistors as the basic elements of electron devices. They will also learn the optoelectronic properties of solid-state materials to understand the operating principles of optoelectronic devices such as photodiodes and light-emitting devices.

Students must register at the Google Classroom for receiving / submitting materials and assignments.

  電気電子材料 / Electric and Magnetic Materials  

  平野 愛弓, 齊藤 伸, 佐藤 茂雄  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。

学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

１．目的

現代のエレクトロニクスを支えているのは、Solid Stateと呼ばれる固体材料である。この授業では、現代のデバイスを支える広範な電気電子材料の基礎及び応用について学ぶ。

２．概要

電気電子材料の基礎及び材料作成法や微細構造形成法をも含めた応用について、磁性材料、導電材料、絶縁材料、誘電体材料、半導体材料、有機材料等を例に講義する。

３．達成目標

この授業では、種々の電気電子材料の基礎及びその応用原理の理解を目標とする。

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of

the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

1. Objective

Current electronics is supported by solid materials called as solid state. In this course, students will understand basic of wide range of electric and magnetic materials which support current devices and the application.

2. Outline

In this course, the lecture explains basic of electric and magnetic materials, preparation methods of the materials, microstructure forming method including the application with magnetic materials, conducting materials, insulating materials, dielectric materials, semiconductor materials, organic materials as the examples.

3. Goal

This course is intended to allow students to understand basic of various electric and magnetic materials and principle of the application.

  電子物性Ｂ / Solid State Physics B  

  尾辻 泰一, 八坂 洋  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコード：　bzi3c3p

学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

１．目的

今日の情報化(IT)社会を支える半導体エレクトロニクス、光エレクトロニクスデバイスの動作原理の基礎を学ぶ。

２．概要

 前半では、まず、半導体における電子のエネルギー帯構造や電気伝導などを中心に、電子デバイスの動作の基礎となる固体物質の基本物性を学ぶ。次いで、電子デバイスの基本要素であるダイオード、トランジスタの動作原理と基本動作特性について学ぶ。さらに、最先端電子デバイスの技術動向と将来展望を概観する。

 後半では、光エレクトロニクスデバイスの動作原理を理解する上での基礎知識を学んだ後、フォトダイオード、光変調器、発光素子等について学ぶ。さらに、多重量子井戸半導体レーザや高機能半導体レーザ等の最先端光エレクトロニクスデバイスについて概観する。

３．達成目標等

 固体物質内での電子の電気的・光学的性質と半導体エレクトロニクス、光エレクトロニクスデバイスの動作原理の基礎を習得すると共に、最先端デバイスの動向についても理解を深める。

1. Objective

This course serves as an introductory course to learn about the fundamental basis of the physics and operation principles for semiconductor electronic and photonic (optoelectronic) devices which are the keys to construct the present information and communication technology society. It also gives students big interests and motivations to further study this important field more deeply in forthcoming related courses.

2. Summary

First, basic knowledge and the fundamental theory of semiconductor electronics, focused mainly on crystal bonds, energy bands, carrier transport, and conductivity, are given to understand the operation principles and characteristics of primitive electronic devices such as p-n junctions, bipolar junction transistors, as well as field effect transistors.

Second, the fundamental idea and theory of semiconductor photonics, focused mainly on optical response of semiconductors and quantum electronics, are given to understand the operation principle and characteristics of primitive electronic devices such as photodiodes, optical modulators, light emitting diodes, as well as lasers.

Throughout this course, the lecturers also present the trends in state-of-the-art electronic and photonic device technologies time to time.

3. Goal

The goal of this course is to understand the basic knowledge about the electrical and optical properties of electrons in solids, the operation principles of semiconductor electronic and optoelectronic devices, and the trends in cutting-edge semiconductor device technologies.

  電子工学特別講義Ａ / Special Lecture on Electronic Engineering A  

  遠藤 哲郎  

  工  

   

   

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。

１． 目的

 今日、私たちの生活はデジタルデバイスによって劇的に変革されており、その中心に位置するのが半導体技術です。この授業を受講することで、半導体技術の中核的な役割と、それが国家間の競争や戦略においてどのように位置づけられているのかを深く理解することができます。さらに、技術のみならず、知的財産という別の視点からも、技術者としてのキャリアを考える上での知識を獲得することを目的としています。

２．概要

 産業界の最前線で活躍する半導体の専門家をゲスト講師として招聘します。講師の経験や知識を通じて、半導体技術の最新の動向や研究テーマについて直接学ぶことができる貴重な時間となるでしょう。また、基本的な知的財産の概念や、それがビジネスや研究開発の現場でどのように取り扱われるのかという実務に関する話も取り上げます。この授業は、半導体技術の将来的な進展や、技術を取り巻く環境や戦略についての多角的な視点を提供し、学生の皆さんが次世代の技術リーダーとして活躍するためのスキルを磨く手助けとなることを期待しています。

３．達成目標等

 本講義では、主に以下のような能力を修得することを目標とする。

（１）半導体技術の基盤知識の習得

半導体技術の基本的な概念やその進展についての深い理解を有する。

（２）現場のリアルな視点の獲得

産業界の最前線での経験や課題についての知識を習得し、実務的な視点での問題解決能力を高める。

（３）知的財産に関する基本的認識の形成

半導体技術に関連する知的財産の基本的な概念や実務の流れを理解し、技術開発やビジネスの場面での重要性を認識する。

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. Object

Today, our lives are being dramatically transformed by digital devices, and semiconductor technology is at the center of this transformation. By taking this class, you will gain a deep understanding of the core role of semiconductor technology and how it is positioned in national competition and strategy. Furthermore, the course aims to help students acquire knowledge not only about technology, but also about intellectual property, another perspective from which to consider a career as an engineer.

2. Summary

 We will invite semiconductor experts who are active on the front lines of industry as guest lecturers. Through their experience and knowledge, you will have an invaluable opportunity to learn firsthand about the latest trends and research topics in semiconductor technology. We will also cover basic intellectual property concepts and practical discussions on how they are handled in business and R&D. We hope that this class will provide students with a multifaceted perspective on future developments in semiconductor technology, the environment and strategies surrounding the technology, and help them hone their skills to become the next generation of technology leaders.

3. Goal

 In this course, the main objectives are to acquire the following abilities.

(1) Acquisition of fundamental knowledge of semiconductor technology

Possess a deep understanding of the basic concepts of semiconductor technology and its development.

(2) Acquisition of a realistic viewpoint of the field

To acquire knowledge of experiences and issues at the forefront of industry, and to enhance problem-solving skills from a practical perspective.

(3) Formation of a basic awareness of intellectual property

Understand the basic concepts and practical flow of intellectual property related to semiconductor technology and recognize its importance in technological development and business situations.

  先端スピン工学特論 / Advanced Spintronics Materials and Engineering  

  白井 正文  

  工  

   

   

次世代の超低消費電力エレクトロニクス、大容量情報記録システム、メディカル・バイオ技術、高効率モータなどをもたらす基幹技術であるスピン工学に関する理解を深めることを目的とする。ソフト・ハード磁性材料からスピン工学デバイス応用や電子工学の新しいパラダイムの創製に至るまでの広範でかつ深い専門知識を学習する。それを通じて博士課程学生に必要とされる問題発見・設定・解決能力を修得する。

This course aims to give deeper understandings of spintronics, which will provide ultra-low power-consumption electronics, large-scale information storage system, medical-bio applications, and high-efficiency motors in the next generation. Students will learn about comprehensive and high expertise from soft and hard magnetic materials to spintronics device applications and the manifestation of new paradigms in electronics. As a result, students will acquire the problem finding, setting, and solving abilities which are required for doctoral course students.

  電気エネルギーシステム特別講義Ａ / Special Lecture on Electrical Engineering A  

  遠藤 哲郎  

  工  

   

   

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。

１． 目的

 今日、私たちの生活はデジタルデバイスによって劇的に変革されており、その中心に位置するのが半導体技術です。この授業を受講することで、半導体技術の中核的な役割と、それが国家間の競争や戦略においてどのように位置づけられているのかを深く理解することができます。さらに、技術のみならず、知的財産という別の視点からも、技術者としてのキャリアを考える上での知識を獲得することを目的としています。

２．概要

 産業界の最前線で活躍する半導体の専門家をゲスト講師として招聘します。講師の経験や知識を通じて、半導体技術の最新の動向や研究テーマについて直接学ぶことができる貴重な時間となるでしょう。また、基本的な知的財産の概念や、それがビジネスや研究開発の現場でどのように取り扱われるのかという実務に関する話も取り上げます。この授業は、半導体技術の将来的な進展や、技術を取り巻く環境や戦略についての多角的な視点を提供し、学生の皆さんが次世代の技術リーダーとして活躍するためのスキルを磨く手助けとなることを期待しています。

３．達成目標等

 本講義では、主に以下のような能力を修得することを目標とする。

（１）半導体技術の基盤知識の習得

半導体技術の基本的な概念やその進展についての深い理解を有する。

（２）現場のリアルな視点の獲得

産業界の最前線での経験や課題についての知識を習得し、実務的な視点での問題解決能力を高める。

（３）知的財産に関する基本的認識の形成

半導体技術に関連する知的財産の基本的な概念や実務の流れを理解し、技術開発やビジネスの場面での重要性を認識する。

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. Object

Today, our lives are being dramatically transformed by digital devices, and semiconductor technology is at the center of this transformation. By taking this class, you will gain a deep understanding of the core role of semiconductor technology and how it is positioned in national competition and strategy. Furthermore, the course aims to help students acquire knowledge not only about technology, but also about intellectual property, another perspective from which to consider a career as an engineer.

2. Summary

 We will invite semiconductor experts who are active on the front lines of industry as guest lecturers. Through their experience and knowledge, you will have an invaluable opportunity to learn firsthand about the latest trends and research topics in semiconductor technology. We will also cover basic intellectual property concepts and practical discussions on how they are handled in business and R&D. We hope that this class will provide students with a multifaceted perspective on future developments in semiconductor technology, the environment and strategies surrounding the technology, and help them hone their skills to become the next generation of technology leaders.

3. Goal

 In this course, the main objectives are to acquire the following abilities.

(1) Acquisition of fundamental knowledge of semiconductor technology

Possess a deep understanding of the basic concepts of semiconductor technology and its development.

(2) Acquisition of a realistic viewpoint of the field

To acquire knowledge of experiences and issues at the forefront of industry, and to enhance problem-solving skills from a practical perspective.

(3) Formation of a basic awareness of intellectual property

Understand the basic concepts and practical flow of intellectual property related to semiconductor technology and recognize its importance in technological development and business situations.

  通信工学特別講義Ａ / Special Lecture on Communications Engineering A  

  遠藤 哲郎  

  工  

   

   

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。

１． 目的

 今日、私たちの生活はデジタルデバイスによって劇的に変革されており、その中心に位置するのが半導体技術です。この授業を受講することで、半導体技術の中核的な役割と、それが国家間の競争や戦略においてどのように位置づけられているのかを深く理解することができます。さらに、技術のみならず、知的財産という別の視点からも、技術者としてのキャリアを考える上での知識を獲得することを目的としています。

２．概要

 産業界の最前線で活躍する半導体の専門家をゲスト講師として招聘します。講師の経験や知識を通じて、半導体技術の最新の動向や研究テーマについて直接学ぶことができる貴重な時間となるでしょう。また、基本的な知的財産の概念や、それがビジネスや研究開発の現場でどのように取り扱われるのかという実務に関する話も取り上げます。この授業は、半導体技術の将来的な進展や、技術を取り巻く環境や戦略についての多角的な視点を提供し、学生の皆さんが次世代の技術リーダーとして活躍するためのスキルを磨く手助けとなることを期待しています。

３．達成目標等

 本講義では、主に以下のような能力を修得することを目標とする。

（１）半導体技術の基盤知識の習得

半導体技術の基本的な概念やその進展についての深い理解を有する。

（２）現場のリアルな視点の獲得

産業界の最前線での経験や課題についての知識を習得し、実務的な視点での問題解決能力を高める。

（３）知的財産に関する基本的認識の形成

半導体技術に関連する知的財産の基本的な概念や実務の流れを理解し、技術開発やビジネスの場面での重要性を認識する。

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. Object

Today, our lives are being dramatically transformed by digital devices, and semiconductor technology is at the center of this transformation. By taking this class, you will gain a deep understanding of the core role of semiconductor technology and how it is positioned in national competition and strategy. Furthermore, the course aims to help students acquire knowledge not only about technology, but also about intellectual property, another perspective from which to consider a career as an engineer.

2. Summary

 We will invite semiconductor experts who are active on the front lines of industry as guest lecturers. Through their experience and knowledge, you will have an invaluable opportunity to learn firsthand about the latest trends and research topics in semiconductor technology. We will also cover basic intellectual property concepts and practical discussions on how they are handled in business and R&D. We hope that this class will provide students with a multifaceted perspective on future developments in semiconductor technology, the environment and strategies surrounding the technology, and help them hone their skills to become the next generation of technology leaders.

3. Goal

 In this course, the main objectives are to acquire the following abilities.

(1) Acquisition of fundamental knowledge of semiconductor technology

Possess a deep understanding of the basic concepts of semiconductor technology and its development.

(2) Acquisition of a realistic viewpoint of the field

To acquire knowledge of experiences and issues at the forefront of industry, and to enhance problem-solving skills from a practical perspective.

(3) Formation of a basic awareness of intellectual property

Understand the basic concepts and practical flow of intellectual property related to semiconductor technology and recognize its importance in technological development and business situations.