电子学论文范文

电子学论文范文第1篇

关键词微电子技术集成系统微机电系统DNA芯片

1引言

综观人类社会发展的文明史，一切生产方式和生活方式的重大变革都是由于新的科学发现和新技术的产生而引发的，科学技术作为革命的力量，推动着人类社会向前发展。从50多年前晶体管的发明到目前微电子技术成为整个信息社会的基础和核心的发展历史充分证明了“科学技术是第一生产力”。信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，与材料和能源一起是人类社会的重要资源，但对它的利用却仅仅是开始。当前面临的信息革命以数字化和网络化作为特征。数字化大大改善了人们对信息的利用，更好地满足了人们对信息的需求；而网络化则使人们更为方便地交换信息，使整个地球成为一个“地球村”。以数字化和网络化为特征的信息技术同一般技术不同，它具有极强的渗透性和基础性，它可以渗透和改造各种产业和行业，改变着人类的生产和生活方式，改变着经济形态和社会、政治、文化等各个领域。而它的基础之一就是微电子技术。可以毫不夸张地说，没有微电子技术的进步，就不可能有今天信息技术的蓬勃发展，微电子已经成为整个信息社会发展的基石。

50多年来微电子技术的发展历史，实际上就是不断创新的过程，这里指的创新包括原始创新、技术创新和应用创新等。晶体管的发明并不是一个孤立的精心设计的实验，而是一系列固体物理、半导体物理、材料科学等取得重大突破后的必然结果。1947年发明点接触型晶体管、1948年发明结型场效应晶体管以及以后的硅平面工艺、集成电路、CMOS技术、半导体随机存储器、CPU、非挥发存储器等微电子领域的重大发明也都是一系列创新成果的体现。同时，每一项重大发明又都开拓出一个新的领域，带来了新的巨大市场，对我们的生产、生活方式产生了重大的影响。也正是由于微电子技术领域的不断创新，才能使微电子能够以每三年集成度翻两番、特征尺寸缩小倍的速度持续发展几十年。自1968年开始，与硅技术有关的学术论文数量已经超过了与钢铁有关的学术论文，所以有人认为，1968年以后人类进入了继石器、青铜器、铁器时代之后硅石时代（siliconage）〖1〗。因此可以说社会发展的本质是创新，没有创新，社会就只能被囚禁在“超稳态”陷阱之中。虽然创新作为经济发展的改革动力往往会给社会带来“创造性的破坏”，但经过这种破坏后，又将开始一个新的处于更高层次的创新循环，社会就是以这样螺旋形上升的方式向前发展。

在微电子技术发展的前50年，创新起到了决定性的作用，而今后微电子技术的发展仍将依赖于一系列创新性成果的出现。我们认为：目前微电子技术已经发展到了一个很关键的时期，21世纪上半叶，也就是今后50年微电子技术的发展趋势和主要的创新领域主要有以下四个方面：以硅基CMOS电路为主流工艺；系统芯片（SystemOnAChip，SOC）为发展重点；量子电子器件和以分子（原子）自组装技术为基础的纳米电子学；与其他学科的结合诞生新的技术增长点，如MEMS，DNAChip等。

221世纪上半叶仍将以硅基CMOS电路为主流工艺

微电子技术发展的目标是不断提高集成系统的性能及性能价格比，因此便要求提高芯片的集成度，这是不断缩小半导体器件特征尺寸的动力源泉。以MOS技术为例，沟道长度缩小可以提高集成电路的速度；同时缩小沟道长度和宽度还可减小器件尺寸，提高集成度，从而在芯片上集成更多数目的晶体管，将结构更加复杂、性能更加完善的电子系统集成在一个芯片上；此外，随着集成度的提高，系统的速度和可靠性也大大提高，价格大幅度下降。由于片内信号的延迟总小于芯片间的信号延迟，这样在器件尺寸缩小后，即使器件本身的性能没有提高，整个集成系统的性能也可以得到很大的提高。

自1958年集成电路发明以来，为了提高电子系统的性能，降低成本，微电子器件的特征尺寸不断缩小，加工精度不断提高，同时硅片的面积不断增大。集成电路芯片的发展基本上遵循了Intel公司创始人之一的GordonE．Moore1965年预言的摩尔定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸缩小倍。在这期间，虽然有很多人预测这种发展趋势将减缓，但是微电子产业三十多年来发展的状况证实了Moore的预言[2]。而且根据我们的预测，微电子技术的这种发展趋势还将在21世纪继续一段时期，这是其它任何产业都无法与之比拟的。

现在，0．18微米CMOS工艺技术已成为微电子产业的主流技术，0．035微米乃至0．020微米的器件已在实验室中制备成功，研究工作已进入亚0．1微米技术阶段，相应的栅氧化层厚度只有2．0～1．0nm。预计到2010年，特征尺寸为0．05～0．07微米的64GDRAM产品将投入批量生产。

21世纪，起码是21世纪上半叶,微电子生产技术仍将以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术为主流。尽管微电子学在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大进展；但还不具备替代硅基工艺的条件。根据科学技术的发展规律，一种新技术从诞生到成为主流技术一般需要20到30年的时间，硅集成电路技术自1947年发明晶体管1958年发明集成电路,到60年代末发展成为大产业也经历了20多年的时间。另外，全世界数以万亿美元计的设备和技术投入，已使硅基工艺形成非常强大的产业能力；同时，长期的科研投入已使人们对硅及其衍生物各种属性的了解达到十分深入、十分透彻的地步，成为自然界100多种元素之最，这是非常宝贵的知识积累。产业能力和知识积累决定了硅基工艺起码将在50年内仍起重要作用，人们不会轻易放弃。

目前很多人认为当微电子技术的特征尺寸在2015年达到0．030～0．015微米的“极限”之后，将是硅技术时代的结束，这实际上是一种误解。且不说微电子技术除了以特征尺寸为代表的加工工艺技术之外，还有设计技术、系统结构等方面需要进一步的大力发展，这些技术的发展必将使微电子产业继续高速增长。即使是加工工艺技术，很多著名的微电子学家也预测，微电子产业将于2030年左右步入像汽车工业、航空工业这样的比较成熟的朝阳工业领域。即使微电子产业步入汽车、航空等成熟工业领域，它仍将保持快速发展趋势，就像汽车、航空工业已经发展了50多年仍极具发展潜力一样。

随着器件的特征尺寸越来越小，不可避免地会遇到器件结构、关键工艺、集成技术以及材料等方面的一系列问题，究其原因，主要是：对其中的物理规律等科学问题的认识还停留在集成电路诞生和发展初期所形成的经典或半经典理论基础上，这些理论适合于描述微米量级的微电子器件，但对空间尺度为纳米量级、空间尺度为飞秒量级的系统芯片中的新器件则难以适用；在材料体系上，SiO2栅介质材料、多晶硅／硅化物栅电极等传统材料由于受到材料特性的制约，已无法满足亚50纳米器件及电路的需求；同时传统器件结构也已无法满足亚50纳米器件的要求，必须发展新型的器件结构和微细加工、互连、集成等关键工艺技术。具体的需要创新和重点发展的领域包括：基于介观和量子物理基础的半导体器件的输运理论、器件模型、模拟和仿真软件，新型器件结构，高k栅介质材料和新型栅结构，电子束步进光刻、13nmEUV光刻、超细线条刻蚀，SOI、GeSi／Si等与硅基工艺兼容的新型电路，低K介质和Cu互连以及量子器件和纳米电子器件的制备和集成技术等。

3量子电子器件（QED）和以分子原子自组装技术为基础的纳米电子学将带来崭新的领域

在上节我们谈到的以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术，可称之为“scalingdown”，与此同时我们必须注意“bottomup”。“bottomup”最重要的领域有二个方面：

(1)量子电子器件（QED—QuantumElectronDevice）这里包括单电子器件和单电子存储器等。它的基本原理是基于库仑阻塞机理控制一个或几个电子运动，由于系统能量的改变和库仑作用，一个电子进入到一个势阱，则将阻止其它电子的进入。在单电子存储器中量子阱替代了通常存储器中的浮栅。它的主要优点是集成度高；由于只有一个或几个电子活动所以功耗极低；由于相对小的电容和电阻以及短的隧道穿透时间，所以速度很快；且可用于多值逻辑和超高频振荡。但它的问题是制造比较困难，特别是制造大量的一致性器件很困难；对环境高度敏感，可靠性难以保证；在室温工作时要求电容极小（αF），要求量子点大小在几个纳米。这些都为集成成电路带来了很大困难。

因此，目前可以认为它们的理论是清楚的，工艺有待于探索和突破。

(2)以原子分子自组装技术为基础的纳米电子学。这里包括量子点阵列（QCA—Quantum－dotCellularAutomata)和以碳纳米管为基础的原子分子器件等。

量子点阵列由量子点组成，至少由四个量子点,它们之间以静电力作用。根据电子占据量子点的状态形成“0”和“1”状态。它在本质上是一种非晶体管和无线的方式达到阵列的高密度、低功耗和实现互连。其基本优势是开关速度快，功耗低，集成密度高。但难以制造，且对值置变化和大小改变都极为灵敏，0．05nm的变化可以造成单元工作失效。

以碳纳米管为基础的原子分子器件是近年来快速发展的一个有前景的领域。碳原子之间的键合力很强，可支持高密度电流，而热导性能类似于金刚石，能在高集成度时大大减小热耗散，性质类金属和半导体，特别是它有三种可能的杂交态，而Ge、Si只有一个。这些都使碳纳米管（CNT）成为当前科研热点，从1991年发现以来，现在已有大量成果涌现，北京大学纳米中心彭练矛教授也已制备出0．33纳米的CNT并提出“T形结”作为晶体管的可能性。但是问题是如何去生长有序的符合设计性能的CNT器件，更难以集成。

目前“bottomup”的量子器件和以自组装技术为基础的纳米器件在制造工艺上往往与“Scalingdown”的加工方法相结合以制造器件。这对于解决高集成度CMOS电路的功耗制约将会带来突破性的进展。

QCA和CNT器件不论在理论上还是加工技术上都有大量工作要做，有待突破，离开实际应用还需较长时日！但这终究是一个诱人探索的领域，我们期待它们将创出一个新的天地。

4系统芯片（SystemOnAChip）是21世纪微电子技术发展的重点

在集成电路（IC）发展初期，电路设计都从器件的物理版图设计入手，后来出现了集成电路单元库（Cell－Lib），使得集成电路设计从器件级进入逻辑级，这样的设计思路使大批电路和逻辑设计师可以直接参与集成电路设计，极大地推动了IC产业的发展。但集成电路仅仅是一种半成品，它只有装入整机系统才能发挥它的作用。IC芯片是通过印刷电路板（PCB）等技术实现整机系统的。尽管IC的速度可以很高、功耗可以很小，但由于PCB板中IC芯片之间的连线延时、PCB板可靠性以及重量等因素的限制，整机系统的性能受到了很大的限制。随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化的发展，系统对电路的要求越来越高，传统集成电路设计技术已无法满足性能日益提高的整机系统的要求。同时，由于IC设计与工艺技术水平提高，集成电路规模越来越大，复杂程度越来越高，已经可以将整个系统集成为一个芯片。目前已经可以在一个芯片上集成108－109个晶体管，而且随着微电子制造技术的发展，21世纪的微电子技术将从目前的3G时代逐步发展到3T时代（即存储容量由G位发展到T位、集成电路器件的速度由GHz发展到灯THz、数据传输速率由Gbps发展到Tbps，注：1G=109、1T=1012、bps：每秒传输数据位数）。

正是在需求牵引和技术推动的双重作用下，出现了将整个系统集成在一个微电子芯片上的系统芯片（SystemOnAChip，简称SOC）概念。

系统芯片（SOC）与集成电路（IC）的设计思想是不同的，它是微电子设计领域的一场革命，它和集成电路的关系与当时集成电路与分立元器件的关系类似，它对微电子技术的推动作用不亚于自50年代末快速发展起来的集成电路技术。

SOC是从整个系统的角度出发，把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个（或少数几个）芯片上完成整个系统的功能，它的设计必须是从系统行为级开始的自顶向下（Top－Down）的。很多研究表明，与IC组成的系统相比，由于SOC设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标。例如若采用SOC方法和0．35μm工艺设计系统芯片,在相同的系统复杂度和处理速率下，能够相当于采用0．18～0.25μm工艺制作的IC所实现的同样系统的性能；还有，与采用常规IC方法设计的芯片相比,采用SOC设计方法完成同样功能所需要的晶体管数目约可以降低l～2个数量级。

对于系统芯片（SOC）的发展，主要有三个关键的支持技术。

（1）软、硬件的协同设计技术。面向不同系统的软件和硬件的功能划分理论（FunctionalPartitionTheory），这里不同的系统涉及诸多计算机系统、通讯系统、数据压缩解压缩和加密解密系统等等。

（2）IP模块库问题。IP模块有三种,即软核，主要是功能描述；固核，主要为结构设计；和硬核，基于工艺的物理设计、与工艺相关，并经过工艺验证过的。其中以硬核使用价值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A／D、D／A等都可以成为硬核。其中尤以基于深亚微米的新器件模型和电路模拟为基础，在速度与功耗上经过优化并有最大工艺容差的模块最有价值。现在,美国硅谷在80年代出现无生产线（Fabless)公司的基础上，90年代后期又出现了一些无芯片（Chipless）的公司,专门销售IP模块。

（3）模块界面间的综合分析技术,这主要包括IP模块间的胶联逻辑技术（gluelogictechnologies）和IP模块综合分析及其实现技术等。

微电子技术从IC向SOC转变不仅是一种概念上的突破,同时也是信息技术新发展的里程碑。通过以上三个支持技术的创新,它必将导致又一次以系统芯片为主的信息技术上的革命。目前，SOC技术已经崭露头角，21世纪将是SOC技术真正快速发展的时期。

在新一代系统芯片领域，需要重点突破的创新点主要包括实现系统功能的算法和电路结构两个方面。在微电子技术的发展历史上,每一种算法的提出都会引起一场变革，例如维特比算法、小波变换等均对集成电路设计技术的发展起到了非常重要的作用,目前神经网络、模糊算法等也很有可能取得较大的突破。提出一种新的电路结构可以带动一系列的应用,但提出一种新的算法则可以带动一个新的领域,因此算法应是今后系统芯片领域研究的重点学科之一。在电路结构方面,在系统芯片中，由于射频、存储器件的加入，其中的电路结构已经不是传统意义上的CMOS结构，因此需要发展更灵巧的新型电路结构。另外，为了实现胶联逻辑（GlueLogic）新的逻辑阵列技术有望得到快速的发展,在这一方面也需要做系统深入的研究。

5微电子与其他学科的结合诞生新的技术增长点

微电子技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。这种技术一旦与其它学科相结合,便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点，这方面的典型例子便是MEMS（微机电系统）技术和DNA生物芯片。前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的，后者则是与生物工程技术结合的产物。

微电子机械系统不仅是微电子技术的拓宽和延伸,它将微电子技术和精密机械加工技术相互融合，实现了微电子与机械融为一体的系统。MEMS将电子系统和外部世界联系起来，它不仅可以感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号，把这些信号转换成电子系统可以认识的电信号，而且还可以通过电子系统控制这些信号，发出指令并完成该指令。从广义上讲，MEMS是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，它几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等〖3〗。

MEMS的发展开辟了一个全新的技术领域和产业。它们不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统所不能完成的任务。正是由于MEMS器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异及功能强大等传统传感器无法比拟的优点,因而MEMS在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。例如微惯性传感器及其组成的微型惯性测量组合能应用于制导、卫星控制、汽车自动驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统（ABS）、稳定控制和玩具；微流量系统和微分析仪可用于微推进、伤员救护；信息MEMS系统将在射频系统、全光通讯系统和高密度存储器和显示等方面发挥重大作用；同时MEMS系统还可以用于医疗、光谱分析、信息采集等等。现在已经成功地制造出了尖端直径为5μm的可以夹起一个红细胞的微型镊子，可以在磁场中飞行的象蝴蝶大小的飞机等。

MEMS技术及其产品的增长速度非常之高，目前正处在技术发展时期，再过若干年将会迎来MEMS产业化高速发展的时期。2000年，全世界MEMS的市场达到120到140亿美元，而带来的与之相关的市场达到1000亿美元。

目前，MEMS系统与集成电路发展的初期情况极为相似。集成电路发展初期，其电路在今天看来是很简单的，应用也非常有限，以军事需求为主,但它的诱人前景吸引了人们进行大量投资，促进了集成电路飞速发展。集成电路技术的进步,加快了计算机更新换代的速度，对CPU和RAM的需求越来越大,反过来又促进了集成电路的发展。集成电路和计算机在发展中相互推动，形成了今天的双赢局面，带来了一场信息革命。现阶段的微机电系统专用性很强，单个系统的应用范围非常有限,还没有出现类似于CPU和RAM这样量大面广的产品。随着微机电系统的进步，最后将有可能形成像微电子技术一样有广泛应用前景的新产业，从而对人们的社会生产和生活方式产生重大影响。

当前MEMS系统能否取得更更大突破，取决于两方面的因素：第一是在微系统理论与基础技术方面取得突破性进展，使人们依靠掌握的理论和基础技术可以高效地设计制造出所需的微系统；第二是找准应用突破口，扬长避短，以特别适合微系统应用的重大领域为目标进行研究,取得突破，从而带动微系统产业的发展。在MEMS发展中需要继续解决的问题主要有：MEMS建模与设计方法学研究；三维微结构构造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力学和热学研究；MEMS的表征与计量方法学；纳结构与集成技术等。

微电子与生物技术紧密结合诞生的以DNA芯片等为代表的生物芯片将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。它是以生物科学为基础，利用生物体、生物组织或细胞等的特点和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，并与工程技术相结合进行加工生产，它是生命科学与技术科学相结合的产物。具有附加值高、资源占用少等一系列特点，正日益受到广泛关注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。

采用微电子加工技术，可以在指甲盖大小的硅片上制作出包含有多达万种DNA基因片段的芯片。利用这种芯片可以在极快的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况，这无疑对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。

DNA芯片的基本思想是通过生物反应或施加电场等措施使一些特殊的物质能够反映出某种基因的特性从而起到检测基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人员已经利用微电子技术在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他们制作的DNA芯片是通过在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽，然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维。不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基因片段，该芯片共包括6000余种DNA基因片段。DNA（脱氧核糖核酸）是生物学中最重要的一种物质，它包含有大量的生物遗传信息，DNA芯片的作用非常巨大，其应用领域也非常广泛：它不仅可以用于基因学研究、生物医学等，而且随着DNA芯片的发展还将形成微电子生物信息系统，这样该技术将广泛应用到农业、工业、医学和环境保护等人类生活的各个方面，那时，生物芯片有可能象今天的IC芯片一样无处不在。

目前的生物芯片主要是指通过平面微细加工技术及超分子自组装技术，在固体芯片表面构建的微分析单元和系统，以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞以及其它生物组分的准确、快速、大信息量的筛选或检测。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具体实现技术、基于生物芯片的生物信息学以及高密度生物芯片的设计、检测方法学等等。

6结语

在微电子学发展历程的前50年中，创新和基础研究曾起到非常关键的决定性作用。而随着器件特征尺寸的缩小、纳米电子学的出现、新一代SOC的发展、MEMS和DNA芯片的崛起，又提出了一系列新的课题，客观需求正在“召唤”创新成果的诞生。

回顾20世纪后50年，展望21世纪前50年，即百年的微电子科学技术发展历程，使我们深切地感受到，世纪之交的微电子技术对我们既是一个重大的机遇，也是一个严峻的挑战，如果我们能够抓住这个机遇，立足创新，去勇敢地迎接这个挑战，则有可能使我国微电子技术实现腾飞，在新一代微电子技术中拥有自己的知识产权，促进我国微电子产业的发展，为迎接21世纪中叶将要到来的伟大的民族复兴奠定技术基础，以重铸中华民族的辉煌！

参考文献

[1]S.M.SZE:LecturenoteatPekingUniversity,FourDecadesofDevelopmentsinMicroelectronics:Achievementsandchallenges.

[2]BobSchaller.TheOrigin,Natureandlmplicationof“Moore’sLaw”,.1996.

[3]张兴、郝一龙、李志宏、王阳元。跨世纪的新技术－微电子机械系统。电子科技导报，1999，4：2

[4]NicholasWadeWhereComputersandBiologyMeet:MakingaDNAChip.NewYorkTimes,April8,1997

技导报，1999，4：2

电子学论文范文第2篇

关键词微电子技术集成系统微机电系统DNA芯片

1引言

综观人类社会发展的文明史，一切生产方式和生活方式的重大变革都是由于新的科学发现和新技术的产生而引发的，科学技术作为革命的力量，推动着人类社会向前发展。从50多年前晶体管的发明到目前微电子技术成为整个信息社会的基础和核心的发展历史充分证明了“科学技术是第一生产力”。信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，与材料和能源一起是人类社会的重要资源，但对它的利用却仅仅是开始。当前面临的信息革命以数字化和网络化作为特征。数字化大大改善了人们对信息的利用，更好地满足了人们对信息的需求；而网络化则使人们更为方便地交换信息，使整个地球成为一个“地球村”。以数字化和网络化为特征的信息技术同一般技术不同，它具有极强的渗透性和基础性，它可以渗透和改造各种产业和行业，改变着人类的生产和生活方式，改变着经济形态和社会、政治、文化等各个领域。而它的基础之一就是微电子技术。可以毫不夸张地说，没有微电子技术的进步，就不可能有今天信息技术的蓬勃发展，微电子已经成为整个信息社会发展的基石。

50多年来微电子技术的发展历史，实际上就是不断创新的过程，这里指的创新包括原始创新、技术创新和应用创新等。晶体管的发明并不是一个孤立的精心设计的实验，而是一系列固体物理、半导体物理、材料科学等取得重大突破后的必然结果。1947年发明点接触型晶体管、1948年发明结型场效应晶体管以及以后的硅平面工艺、集成电路、CMOS技术、半导体随机存储器、CPU、非挥发存储器等微电子领域的重大发明也都是一系列创新成果的体现。同时，每一项重大发明又都开拓出一个新的领域，带来了新的巨大市场，对我们的生产、生活方式产生了重大的影响。也正是由于微电子技术领域的不断创新，才能使微电子能够以每三年集成度翻两番、特征尺寸缩小倍的速度持续发展几十年。自1968年开始，与硅技术有关的学术论文数量已经超过了与钢铁有关的学术论文，所以有人认为，1968年以后人类进入了继石器、青铜器、铁器时代之后硅石时代（siliconage）〖1〗。因此可以说社会发展的本质是创新，没有创新，社会就只能被囚禁在“超稳态”陷阱之中。虽然创新作为经济发展的改革动力往往会给社会带来“创造性的破坏”，但经过这种破坏后，又将开始一个新的处于更高层次的创新循环，社会就是以这样螺旋形上升的方式向前发展。

在微电子技术发展的前50年，创新起到了决定性的作用，而今后微电子技术的发展仍将依赖于一系列创新性成果的出现。我们认为：目前微电子技术已经发展到了一个很关键的时期，21世纪上半叶，也就是今后50年微电子技术的发展趋势和主要的创新领域主要有以下四个方面：以硅基CMOS电路为主流工艺；系统芯片（SystemOnAChip，SOC）为发展重点；量子电子器件和以分子（原子）自组装技术为基础的纳米电子学；与其他学科的结合诞生新的技术增长点，如MEMS，DNAChip等。

221世纪上半叶仍将以硅基CMOS电路为主流工艺

微电子技术发展的目标是不断提高集成系统的性能及性能价格比，因此便要求提高芯片的集成度，这是不断缩小半导体器件特征尺寸的动力源泉。以MOS技术为例，沟道长度缩小可以提高集成电路的速度；同时缩小沟道长度和宽度还可减小器件尺寸，提高集成度，从而在芯片上集成更多数目的晶体管，将结构更加复杂、性能更加完善的电子系统集成在一个芯片上；此外，随着集成度的提高，系统的速度和可靠性也大大提高，价格大幅度下降。由于片内信号的延迟总小于芯片间的信号延迟，这样在器件尺寸缩小后，即使器件本身的性能没有提高，整个集成系统的性能也可以得到很大的提高。

自1958年集成电路发明以来，为了提高电子系统的性能，降低成本，微电子器件的特征尺寸不断缩小，加工精度不断提高，同时硅片的面积不断增大。集成电路芯片的发展基本上遵循了Intel公司创始人之一的GordonE．Moore1965年预言的摩尔定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸缩小倍。在这期间，虽然有很多人预测这种发展趋势将减缓，但是微电子产业三十多年来发展的状况证实了Moore的预言[2]。而且根据我们的预测，微电子技术的这种发展趋势还将在21世纪继续一段时期，这是其它任何产业都无法与之比拟的。

现在，0．18微米CMOS工艺技术已成为微电子产业的主流技术，0．035微米乃至0．020微米的器件已在实验室中制备成功，研究工作已进入亚0．1微米技术阶段，相应的栅氧化层厚度只有2．0～1．0nm。预计到2010年，特征尺寸为0．05～0．07微米的64GDRAM产品将投入批量生产。

21世纪，起码是21世纪上半叶,微电子生产技术仍将以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术为主流。尽管微电子学在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大进展；但还不具备替代硅基工艺的条件。根据科学技术的发展规律，一种新技术从诞生到成为主流技术一般需要20到30年的时间，硅集成电路技术自1947年发明晶体管1958年发明集成电路,到60年代末发展成为大产业也经历了20多年的时间。另外，全世界数以万亿美元计的设备和技术投入，已使硅基工艺形成非常强大的产业能力；同时，长期的科研投入已使人们对硅及其衍生物各种属性的了解达到十分深入、十分透彻的地步，成为自然界100多种元素之最，这是非常宝贵的知识积累。产业能力和知识积累决定了硅基工艺起码将在50年内仍起重要作用，人们不会轻易放弃。

目前很多人认为当微电子技术的特征尺寸在2015年达到0．030～0．015微米的“极限”之后，将是硅技术时代的结束，这实际上是一种误解。且不说微电子技术除了以特征尺寸为代表的加工工艺技术之外，还有设计技术、系统结构等方面需要进一步的大力发展，这些技术的发展必将使微电子产业继续高速增长。即使是加工工艺技术，很多著名的微电子学家也预测，微电子产业将于2030年左右步入像汽车工业、航空工业这样的比较成熟的朝阳工业领域。即使微电子产业步入汽车、航空等成熟工业领域，它仍将保持快速发展趋势，就像汽车、航空工业已经发展了50多年仍极具发展潜力一样。

随着器件的特征尺寸越来越小，不可避免地会遇到器件结构、关键工艺、集成技术以及材料等方面的一系列问题，究其原因，主要是：对其中的物理规律等科学问题的认识还停留在集成电路诞生和发展初期所形成的经典或半经典理论基础上，这些理论适合于描述微米量级的微电子器件，但对空间尺度为纳米量级、空间尺度为飞秒量级的系统芯片中的新器件则难以适用；在材料体系上，SiO2栅介质材料、多晶硅／硅化物栅电极等传统材料由于受到材料特性的制约，已无法满足亚50纳米器件及电路的需求；同时传统器件结构也已无法满足亚50纳米器件的要求，必须发展新型的器件结构和微细加工、互连、集成等关键工艺技术。具体的需要创新和重点发展的领域包括：基于介观和量子物理基础的半导体器件的输运理论、器件模型、模拟和仿真软件，新型器件结构，高k栅介质材料和新型栅结构，电子束步进光刻、13nmEUV光刻、超细线条刻蚀，SOI、GeSi／Si等与硅基工艺兼容的新型电路，低K介质和Cu互连以及量子器件和纳米电子器件的制备和集成技术等。

3量子电子器件（QED）和以分子原子自组装技术为基础的纳米电子学将带来崭新的领域

在上节我们谈到的以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术，可称之为“scalingdown”，与此同时我们必须注意“bottomup”。“bottomup”最重要的领域有二个方面：

(1)量子电子器件（QED—QuantumElectronDevice）这里包括单电子器件和单电子存储器等。它的基本原理是基于库仑阻塞机理控制一个或几个电子运动，由于系统能量的改变和库仑作用，一个电子进入到一个势阱，则将阻止其它电子的进入。在单电子存储器中量子阱替代了通常存储器中的浮栅。它的主要优点是集成度高；由于只有一个或几个电子活动所以功耗极低；由于相对小的电容和电阻以及短的隧道穿透时间，所以速度很快；且可用于多值逻辑和超高频振荡。但它的问题是制造比较困难，特别是制造大量的一致性器件很困难；对环境高度敏感，可靠性难以保证；在室温工作时要求电容极小（αF），要求量子点大小在几个纳米。这些都为集成成电路带来了很大困难。

因此，目前可以认为它们的理论是清楚的，工艺有待于探索和突破。

(2)以原子分子自组装技术为基础的纳米电子学。这里包括量子点阵列（QCA—Quantum－dotCellularAutomata)和以碳纳米管为基础的原子分子器件等。

量子点阵列由量子点组成，至少由四个量子点,它们之间以静电力作用。根据电子占据量子点的状态形成“0”和“1”状态。它在本质上是一种非晶体管和无线的方式达到阵列的高密度、低功耗和实现互连。其基本优势是开关速度快，功耗低，集成密度高。但难以制造，且对值置变化和大小改变都极为灵敏，0．05nm的变化可以造成单元工作失效。

以碳纳米管为基础的原子分子器件是近年来快速发展的一个有前景的领域。碳原子之间的键合力很强，可支持高密度电流，而热导性能类似于金刚石，能在高集成度时大大减小热耗散，性质类金属和半导体，特别是它有三种可能的杂交态，而Ge、Si只有一个。这些都使碳纳米管（CNT）成为当前科研热点，从1991年发现以来，现在已有大量成果涌现，北京大学纳米中心彭练矛教授也已制备出0．33纳米的CNT并提出“T形结”作为晶体管的可能性。但是问题是如何去生长有序的符合设计性能的CNT器件，更难以集成。

目前“bottomup”的量子器件和以自组装技术为基础的纳米器件在制造工艺上往往与“Scalingdown”的加工方法相结合以制造器件。这对于解决高集成度CMOS电路的功耗制约将会带来突破性的进展。

QCA和CNT器件不论在理论上还是加工技术上都有大量工作要做，有待突破，离开实际应用还需较长时日！但这终究是一个诱人探索的领域，我们期待它们将创出一个新的天地。

4系统芯片（SystemOnAChip）是21世纪微电子技术发展的重点

在集成电路（IC）发展初期，电路设计都从器件的物理版图设计入手，后来出现了集成电路单元库（Cell－Lib），使得集成电路设计从器件级进入逻辑级，这样的设计思路使大批电路和逻辑设计师可以直接参与集成电路设计，极大地推动了IC产业的发展。但集成电路仅仅是一种半成品，它只有装入整机系统才能发挥它的作用。IC芯片是通过印刷电路板（PCB）等技术实现整机系统的。尽管IC的速度可以很高、功耗可以很小，但由于PCB板中IC芯片之间的连线延时、PCB板可靠性以及重量等因素的限制，整机系统的性能受到了很大的限制。随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化的发展，系统对电路的要求越来越高，传统集成电路设计技术已无法满足性能日益提高的整机系统的要求。同时，由于IC设计与工艺技术水平提高，集成电路规模越来越大，复杂程度越来越高，已经可以将整个系统集成为一个芯片。目前已经可以在一个芯片上集成108－109个晶体管，而且随着微电子制造技术的发展，21世纪的微电子技术将从目前的3G时代逐步发展到3T时代（即存储容量由G位发展到T位、集成电路器件的速度由GHz发展到灯THz、数据传输速率由Gbps发展到Tbps，注：1G=109、1T=1012、bps：每秒传输数据位数）。

正是在需求牵引和技术推动的双重作用下，出现了将整个系统集成在一个微电子芯片上的系统芯片（SystemOnAChip，简称SOC）概念。

系统芯片（SOC）与集成电路（IC）的设计思想是不同的，它是微电子设计领域的一场革命，它和集成电路的关系与当时集成电路与分立元器件的关系类似，它对微电子技术的推动作用不亚于自50年代末快速发展起来的集成电路技术。

SOC是从整个系统的角度出发，把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个（或少数几个）芯片上完成整个系统的功能，它的设计必须是从系统行为级开始的自顶向下（Top－Down）的。很多研究表明，与IC组成的系统相比，由于SOC设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标。例如若采用SOC方法和0．35μm工艺设计系统芯片,在相同的系统复杂度和处理速率下，能够相当于采用0．18～0.25μm工艺制作的IC所实现的同样系统的性能；还有，与采用常规IC方法设计的芯片相比,采用SOC设计方法完成同样功能所需要的晶体管数目约可以降低l～2个数量级。

对于系统芯片（SOC）的发展，主要有三个关键的支持技术。

（1）软、硬件的协同设计技术。面向不同系统的软件和硬件的功能划分理论（FunctionalPartitionTheory），这里不同的系统涉及诸多计算机系统、通讯系统、数据压缩解压缩和加密解密系统等等。

（2）IP模块库问题。IP模块有三种,即软核，主要是功能描述；固核，主要为结构设计；和硬核，基于工艺的物理设计、与工艺相关，并经过工艺验证过的。其中以硬核使用价值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A／D、D／A等都可以成为硬核。其中尤以基于深亚微米的新器件模型和电路模拟为基础，在速度与功耗上经过优化并有最大工艺容差的模块最有价值。现在,美国硅谷在80年代出现无生产线（Fabless)公司的基础上，90年代后期又出现了一些无芯片（Chipless）的公司,专门销售IP模块。

（3）模块界面间的综合分析技术,这主要包括IP模块间的胶联逻辑技术（gluelogictechnologies）和IP模块综合分析及其实现技术等。

微电子技术从IC向SOC转变不仅是一种概念上的突破,同时也是信息技术新发展的里程碑。通过以上三个支持技术的创新,它必将导致又一次以系统芯片为主的信息技术上的革命。目前，SOC技术已经崭露头角，21世纪将是SOC技术真正快速发展的时期。

在新一代系统芯片领域，需要重点突破的创新点主要包括实现系统功能的算法和电路结构两个方面。在微电子技术的发展历史上,每一种算法的提出都会引起一场变革，例如维特比算法、小波变换等均对集成电路设计技术的发展起到了非常重要的作用,目前神经网络、模糊算法等也很有可能取得较大的突破。提出一种新的电路结构可以带动一系列的应用,但提出一种新的算法则可以带动一个新的领域,因此算法应是今后系统芯片领域研究的重点学科之一。在电路结构方面,在系统芯片中，由于射频、存储器件的加入，其中的电路结构已经不是传统意义上的CMOS结构，因此需要发展更灵巧的新型电路结构。另外，为了实现胶联逻辑（GlueLogic）新的逻辑阵列技术有望得到快速的发展,在这一方面也需要做系统深入的研究。

5微电子与其他学科的结合诞生新的技术增长点

微电子技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。这种技术一旦与其它学科相结合,便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点，这方面的典型例子便是MEMS（微机电系统）技术和DNA生物芯片。前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的，后者则是与生物工程技术结合的产物。

微电子机械系统不仅是微电子技术的拓宽和延伸,它将微电子技术和精密机械加工技术相互融合，实现了微电子与机械融为一体的系统。MEMS将电子系统和外部世界联系起来，它不仅可以感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号，把这些信号转换成电子系统可以认识的电信号，而且还可以通过电子系统控制这些信号，发出指令并完成该指令。从广义上讲，MEMS是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，它几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等〖3〗。

MEMS的发展开辟了一个全新的技术领域和产业。它们不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统所不能完成的任务。正是由于MEMS器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异及功能强大等传统传感器无法比拟的优点,因而MEMS在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。例如微惯性传感器及其组成的微型惯性测量组合能应用于制导、卫星控制、汽车自动驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统（ABS）、稳定控制和玩具；微流量系统和微分析仪可用于微推进、伤员救护；信息MEMS系统将在射频系统、全光通讯系统和高密度存储器和显示等方面发挥重大作用；同时MEMS系统还可以用于医疗、光谱分析、信息采集等等。现在已经成功地制造出了尖端直径为5μm的可以夹起一个红细胞的微型镊子，可以在磁场中飞行的象蝴蝶大小的飞机等。

MEMS技术及其产品的增长速度非常之高，目前正处在技术发展时期，再过若干年将会迎来MEMS产业化高速发展的时期。2000年，全世界MEMS的市场达到120到140亿美元，而带来的与之相关的市场达到1000亿美元。

目前，MEMS系统与集成电路发展的初期情况极为相似。集成电路发展初期，其电路在今天看来是很简单的，应用也非常有限，以军事需求为主,但它的诱人前景吸引了人们进行大量投资，促进了集成电路飞速发展。集成电路技术的进步,加快了计算机更新换代的速度，对CPU和RAM的需求越来越大,反过来又促进了集成电路的发展。集成电路和计算机在发展中相互推动，形成了今天的双赢局面，带来了一场信息革命。现阶段的微机电系统专用性很强，单个系统的应用范围非常有限,还没有出现类似于CPU和RAM这样量大面广的产品。随着微机电系统的进步，最后将有可能形成像微电子技术一样有广泛应用前景的新产业，从而对人们的社会生产和生活方式产生重大影响。

当前MEMS系统能否取得更更大突破，取决于两方面的因素：第一是在微系统理论与基础技术方面取得突破性进展，使人们依靠掌握的理论和基础技术可以高效地设计制造出所需的微系统；第二是找准应用突破口，扬长避短，以特别适合微系统应用的重大领域为目标进行研究,取得突破，从而带动微系统产业的发展。在MEMS发展中需要继续解决的问题主要有：MEMS建模与设计方法学研究；三维微结构构造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力学和热学研究；MEMS的表征与计量方法学；纳结构与集成技术等。

微电子与生物技术紧密结合诞生的以DNA芯片等为代表的生物芯片将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。它是以生物科学为基础，利用生物体、生物组织或细胞等的特点和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，并与工程技术相结合进行加工生产，它是生命科学与技术科学相结合的产物。具有附加值高、资源占用少等一系列特点，正日益受到广泛关注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。

采用微电子加工技术，可以在指甲盖大小的硅片上制作出包含有多达万种DNA基因片段的芯片。利用这种芯片可以在极快的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况，这无疑对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。

DNA芯片的基本思想是通过生物反应或施加电场等措施使一些特殊的物质能够反映出某种基因的特性从而起到检测基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人员已经利用微电子技术在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他们制作的DNA芯片是通过在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽，然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维。不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基因片段，该芯片共包括6000余种DNA基因片段。DNA（脱氧核糖核酸）是生物学中最重要的一种物质，它包含有大量的生物遗传信息，DNA芯片的作用非常巨大，其应用领域也非常广泛：它不仅可以用于基因学研究、生物医学等，而且随着DNA芯片的发展还将形成微电子生物信息系统，这样该技术将广泛应用到农业、工业、医学和环境保护等人类生活的各个方面，那时，生物芯片有可能象今天的IC芯片一样无处不在。

目前的生物芯片主要是指通过平面微细加工技术及超分子自组装技术，在固体芯片表面构建的微分析单元和系统，以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞以及其它生物组分的准确、快速、大信息量的筛选或检测。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具体实现技术、基于生物芯片的生物信息学以及高密度生物芯片的设计、检测方法学等等。

6结语

在微电子学发展历程的前50年中，创新和基础研究曾起到非常关键的决定性作用。而随着器件特征尺寸的缩小、纳米电子学的出现、新一代SOC的发展、MEMS和DNA芯片的崛起，又提出了一系列新的课题，客观需求正在“召唤”创新成果的诞生。

回顾20世纪后50年，展望21世纪前50年，即百年的微电子科学技术发展历程，使我们深切地感受到，世纪之交的微电子技术对我们既是一个重大的机遇，也是一个严峻的挑战，如果我们能够抓住这个机遇，立足创新，去勇敢地迎接这个挑战，则有可能使我国微电子技术实现腾飞，在新一代微电子技术中拥有自己的知识产权，促进我国微电子产业的发展，为迎接21世纪中叶将要到来的伟大的民族复兴奠定技术基础，以重铸中华民族的辉煌！

参考文献

[1]S.M.SZE:LecturenoteatPekingUniversity,FourDecadesofDevelopmentsinMicroelectronics:Achievementsandchallenges.

[2]BobSchaller.TheOrigin,Natureandlmplicationof“Moore’sLaw”,.1996.

[3]张兴、郝一龙、李志宏、王阳元。跨世纪的新技术－微电子机械系统。电子科技导报，1999，4：2

[4]NicholasWadeWhereComputersandBiologyMeet:MakingaDNAChip.NewYorkTimes,April8,1997

技导报，1999，4：2

电子学论文范文第3篇

1.1ARM处理部分

针对ARM内核的高速可顺序执行特性，更适合处理复杂协议信息。ARM处理部分在设计中主要负责协议层处理工作，包括通信信息、人机交互设定、系统工作参数监测、报警数据设定、监测以及系统数据分析处理等多方面的工作，整体采用抢占式进行多任务分配，提高CPU利用率以及系统鲁棒性。

1.2FPGA控制部分

总体来看，FPGA主要负责硬件设备底层驱动的读写，作为ARM的一个外部扩展RAM进行外设数据交换，所有FPGA采集、输出的数据均可通过ARM的可变静态存储控制器(FlexibleStaticMemoryController，FSMC)总线读写。在设计中运用FPGA独特的可多任务并行执行的特性，FPGA控制部分主要负责外部通信模式的选择；外部模拟信号的采集、输出温度的控制、时钟同步、时钟移相、数码管计数显示等多项功能的处理。在外部模拟量、氢原子钟内炉温度采集部分，由FPGA内部硬件采用状态机形式通过两片AD7490D对外部32路模拟量采集，并直接用模数转换器进行控制处理；另一个状态机通过热敏电阻对内炉顶，上，底等三部分温度进行采集；在温度输出控制部分，通过三路PWM控制方式，以外部温控器作为驱动信号，调节加热功率。在模数转换部分由专用基准电压芯片REF192产生参考电压，温度转换经过带有前置运算放大器（Operationalamplifier，OP）的模数转换器进行采样，并同时具有抑制50Hz抑制功能，以抵消测量中所产生的工频干扰。在通信电路的设计部分由FPGA来选择所采用的通信方式，其中串口通信采用隔离式电平变换芯片，避免电平不兼容或是不同设备间的静电释放（Electro-Staticdischarge，ESD）所带来的放电损坏；以太网部分采用专用以太网接口模块，可同时兼容TCP/IPv4、用户数据报协议（UserDatagramProtocol，UDP）等。

1.串口通信接口的电路设计

原本的串口通信设计为了满足两路串口通信的技术指标，采用AT89C52结合通用同步异步接收发送器8251A实现双串口的扩展。本文采用ADM3251E[3]来解决多路串口的通信功能。ADM3251E是一款高速、2.5kV完全隔离、单通道RS-232/V.28收发器、具有isoPower隔离电源的双通道数字隔离器，设计中无需使用单独的隔离DC-DC转换器。由于RIN和TOUT引脚提供高压ESD保护，因此该器件非常适合在恶劣的电气环境中工作，或频繁插拔RS-232电缆的场合。ADM3251E采用ADI公司的芯片级变压器iCoupler技术，能够同时用于隔离逻辑信号和集成式DC-DC转换器，因此该器件可提供整体隔离解决方案。

2.ADC模拟量采样电路设计改进

原本的ADC采样电路使用两片ADC0816。ADC0816是逐次比较式16路8位A/D转换器，其内部包含有一个8位A/D转换器和16路的单端模拟信号多路转换开关，转换精度为1/2LSB，转换时间为100us（时钟频率为640KHz）。改进设计中采用AD7490，它是一款12位高速、低功耗逐次逼近型ADC。同时AD7490采用单电源工作，电源电压为2.7V至5.25V，最高吞吐量可达1MSPS；其内置一个低噪声、宽带宽采样/保持放大器，可处理1MHz以上的输入频率；转换过程和数据采集过程通过CS和串行时钟进行控制，从而为器件与微处理器接口创造了条件。

3.温度控制部分的设计改进

温度对于氢原子钟来说是个很重要的因素，温度控制不好会引起氢原子钟稳定度变差；温度失控会直接导致氢原子钟没有中频信号输出。因此在温度控制的设计中首先要做到可靠、稳定。原先的温度控制系统采用模拟控制多块电路板各温度区域独立控制模式，其缺点是变容二极管参数数值不在正常工作范围内之后，需要人为调整电路板的电位器，即通过人为改变电阻的模式来达到调整温度的目的。在数字化智能温控设计中采用AD7792[4]，AD7792具有两个高精度的可编程恒流激励源，内置有可编程的仪表放大器，可以对不同的输入信号选择相对应的放大倍数，实现信号的匹配。它内置16位ADC，采用SPI串行接口，容易实现光耦隔离，有三路差分模拟输入，可以满足设计中分别对内炉顶，上，底三部分温度进行采集的设计要求。AD7792为适应高精度测量应用的低功耗、低噪声、完整模拟前端，内置一个低噪声、带有三个差分模拟输入的16位Σ-Δ型ADC。它还集成了片内低噪声仪表放大器，因而可直接输入小信号；内置一个精密低噪声、低漂移内部带隙基准电压源，而且也可采用一个外部差分基准电压。图2中所示CHAN表示温度区域，其中CH1代表内炉顶，CH2代表内炉上，CH3代表内炉底；ACTU代表采样温度数值，SET代表设定温度数值，OUT代表了输出功率的大小。

4.移相同步精度设计改进

传统控制板同步精度为100ns±逻辑门延时（约几个ns），移相分辨率为0.1us。经过设计改进后，采用独特的先倍频后同步技术，可大大提高移相同步分辨率。在本次应用中，先对外部输入的10MHz方波信号，经过FPGA内部的锁相环（PhaseLockedLoop，PLL）的配置进行零度移相五倍频，得到和输入信号零相位差的50MHz信号。上一幅为10MHz信号波形，下一幅为倍频后的50MHz方波信号波形。

5.DDS电路设计部分

之前控制板在综合器设计输出时，采用AT89C52驱动三片74LS595串入并出输出6位8421码共24位数据信息经25芯弯角插座（DR-25）将数据传输至接收机控制板，再由CPLD处理后输出所需的频率信号。而目前设计中选取AD9956[5]，使用直接数字式频率合成器（DirectDigitalSynthesizer，DDS）技术直接从监控板输出所需的频率信号，AD9956是由美国AnalogDevice公司推出的高性能的DDS芯片，提供速度高达400MHz的内部时钟，可合成频率高达160MHz，支持2.7GHz的时钟输入(可选2，4或8分频)、内部集成14位的D／A转换器，具备快速频率转换、精细频率分辨率和低相位噪声输出的性能，适用于快速跳频频率合成器的设计，本设计DDS输出频率信号可以根据键盘键入的频率值不同而输出不同的频率值。

6.存储器设计改进

氢原子钟必需具有对时间以及对所监测数据实时保存的功能。然而外部存储器的选择也是多种多样的，目前应用最多的仍是SRAM、EEPROM及NVRAM这三种方案。我们目前使用的存储器就是采用SRAM加后备电池的模式，型号62256，它是组织结构为32K*8位字长的高性能CMOS静态RAM。在设备掉电的情况下，存储数据易丢失。同时SRAM加后备电池的方法增加了硬件设计的复杂性，降低了系统的可靠性；EEPROM方式可擦写次数较少(约10万次)，且写操作时间较长(约10ms)；而NVRAM的价格问题又限制了它的普遍应用。因此越来越多的设计者将目光投向了新型的非易失性铁电存储器(FRAM)。铁电存储器具有以下几个优点：可以总线速度写入数据，而且在写入后不需要任何延时等待；有近乎无限次擦写寿命；数据保持45年不丢失；具有较低的功耗。设计中采用的FM25L16是串行FRAM。其内部存储结构形式为2k×8位，地址范围为0000H~07FFH，FM25L16支持SPI方式0和方式3。具有先进的写保护设计，包括硬件保护和软件保护双重保护功能。FM25L16的数据读写速度能达到18MHz，可与当前高速的RAM相媲美。结束语从设计的测试结果来看，全新的设计模式对电路的性能，可靠性，稳定性等多方面都有很大的提高，具体表现如下所示：

（1）设计中采用AD7490替代ADC0816，从而使得ADC精度提高8bit升级到12bit，精度提高了16倍，并且无需经过外接模拟开关，减少了信号经过多个模拟芯片引起误差。

（2）温度控制系统采用全数字化设计模式，提高测量精度，降低干扰，可避免处理运放电路所造成的对温度飘移的影响以及多级模拟带来的累计误差，最重要的一点就是不用再人为的通过改变电阻模式来达到调整温度的目的。

（3）综合器设计部分采用DDS处理技术，直接从监控板输出所需频率信号，从而大大减少设计中潜在的故障点，大大提高了设计的可靠性，稳定性。

（4）通信电路采用的ADM3251E是ADI公司推出的基于其专利iCoupler和isoPower磁隔离技术的RS-232隔离器，在性能、功耗、体积等各方面都有传统光电隔离器（光耦）无法比拟的优势。它的功耗仅为光电耦合器的1/10～1/6，具有比光电耦合器更高的数据传输速率、时序精度和瞬态共模抑制能力，大大提高了通信的质量和正确性。

电子学论文范文第4篇

随着社会进步，有些便携式医疗器械进入家庭，使人们随时了解自己身体的健康情况。人口老龄化的增多，医疗器械市场需求不断增长，人们健康意识不断增强，促进医用电子学的发展和进步。血压计、血糖计等早已进入家庭，使人们及时发现血压动态变化。如发现血压出现不正常，及时调节饮食和生活，减少不必要的病痛。同时血糖计可以提前预防糖尿病，及时发现血糖是否增高，减少去医院的次数和时间。电子是由原子组成的，导体之所以能够导电，是由于导体中存在着大量可以自由移动的电荷。各种医疗器械都是医用电子学发展的产物。如CT机、彩超等大型医疗设备内部芯片的制作原理，必须有一定的医用电子学基础理论才能解释。随着医用电子行业的进步，一些医用电子行业的最新研究结果将运用于医疗器械，使医疗器械行业得到发展。现实中我们每个人都希望有一个健康的身体，这就需要随时观察自己的身体状况，就要用到医疗器械。要想弄清医疗器械的内部结构和原理，就需要有足够的医用电子学理论知识。因为，医疗器械内部由很多电子器件和集成块组成的，每个电子器件和集成块都需要医用电子学知识才能知道它是如何正常工作的。科学家们不断研究更新医疗器械，如血压计由机械式发展到电子数字式，体重计也由指针式发展到电子数字式，体现了全球科技的进步。

二、电子学是一门以应用为主要目的的科学

电子是一种极其微观的粒子，在物理领域对其研究比较深入，它的性质决定了应用的广泛，自由电子能够在导体的原子之间轻易移动，利用这个原理我们通过导线可以控制引导电子的定向移动，进而为人类服务。电子学是研究导体及半导体如何导电的，电子学课程包括低频电子电路、数字电路，这些都是以应用为主要目的的科学技术。如医疗器械维修专业，所开课程必须有电子学。没有电子学知识，医疗器械内部电路原理无法解释。有些医疗器械为什么只能用，不会修，就是因为没有丰富的电子学知识，充分证明电子学在医学学科中的重要性。要想维修好医疗器械，必须有丰富的电子学知识和医学知识。低频电子线路主要讲半导体电子如何导电，单级、多级放大器的工作原理、差动放大器原理、多谐振荡器原理、直流稳压电源等知识，掌握这些基本知识，才能学习电子学高深的内容。高频电子电路，阐述频率高的电子学知识，数字脉冲电路，阐述电路输入不同的脉冲电路的工作原理，有了这些电子学的基本知识，才能初步了解电子仪器的内部结构原理。电子技术是一门实用技术，是一门综合科学。要想学好电子学，必须学好高等数学和物理。因为高频电路涉及高等数学，物理涉及电学和磁学，它们都是相互联系的共同体，所以，电子学是一门实用的科学。现代的电脑、手机这些实用电子设备，机芯都是由若干集成电路组成的，集成电路是根据电子电路原理制成的，集成块各有不同的原理和作用。任何电子器件都是在电子学原理基础上研制成的。电子学这门学科已经普及，在飞速发展的年代起到了重要作用。在现实生活中，电子学这门科学运用到各个领域。电子技术的飞速发展使得电子仪器在医学领域得到了广泛的应用，如基础医学研究、临床诊断和治疗、病房监护以及预防保健。在这些应用过程中，电子技术不断吸取生物医学领域中其他学科的知识，从而逐步形成一门新兴学科——医用电子学。目前，医用电子学已成为医学影像、生物医学工程，其目的是解决医学中的有关问题，保障人类健康，为疾病的预防、诊断、治疗和康复服务。

三、现代医疗器械在病理诊断中的重要性

医学发展到现代，已经是一个应用高端电子技术以及材料科学的学科。医学的重要方面就是诊断。于是，就要有现代医疗设备，不断发展检测手段。“诊断”包括诊察和判断两方面。所谓诊断，指的是对病性、病因的判断。在此过程中，医生对疾病规律比较全面的掌握非常重要。具备了比较全面的知识和经验就能作出比较准确的判断，从而为病症施治提供依据。为了高效准确诊断病症，我们不得不依赖科技发展。例如运用现代检测设备，我们可以快速采集到病理标本，并通过电子设备使用电子学的各种原理变换、传输、交换、处理信息，从而直观再现出来，使我们对病症诊断有一个科学精确的分析。不仅是病理诊断使用到，就是我们未发病的时候也能经常使用简单而又准确的检测仪器自检。医疗器械在人们生活中起到重要作用，为医生诊断病情提供了一定的依据，提高了诊断病症的准确率，使医疗水平得以提高。在高节奏、高强度的竞争时代，需要强壮健康的体魄，更好地工作学习生活，要不断学习专业知识，才能跟上快节奏的时代。尤其电子学这门学科，更要努力学好，只有掌握电子学专业知识，才能维护医疗器械。现代医学的发展，医疗器械的不断更新与换代，使医生对病症的诊断精确率越来越高，从而使人们的寿命不断增长，现代医疗器械充分发挥了有效的作用，为全世界人们服务。科学家们不断创新研究医疗器械，加之医生专业水平的提高，使难疑病症得到医治。

四、传感器与电子学的关系

传感器技术、通信技术和计算机技术一起构成了现代信息技术的三大基础，分别被喻为五官、神经和大脑，分别完成信息的采集、传输和处理。随着信息处理技术以及微处理器和计算机技术的高速发展，传感器的作用越来越重要。传感器是一种能把非电学量转变成便于测量的电信号的器件。传感器的种类很多，常用的有光电门、声、电、光强、温度、电位、位移、压力、电压等传感器。它们的主要功能是将诸如力、热、光、温度等非电学量的信号转化成电信号并通过接口电路与微机相连，实现实时监控。还有电磁传感器、红外传感器、光纤传感器。磁传感器是最古老的传感器，指南针是磁传感器最早的应用。红外技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用。光纤传感器是最近几年出现的新技术，可以用来测量多种物理量，比如声场、电场、压力、温度。人体的血压、血流、呼吸、温度、生物电、化学物质和生物物质，细微的变化，我们自身无法及时体验，有时一些轻微的变化也会引起生理疾病，我们运用各种物质传感器就能及时感知到这些变化。各种传感器都是依赖电子学中电路处理、计算机整合等原理，通过极敏感的感知效应和强大的放大效应将生物信号转化为直观可见的图像信号。于是我们便能及时获得人体的生理健康信息。诊断结果出来我们更需要考虑治疗方案，严重的可能需要置换人造或组织器官，这就涉及到了材料科学。而电子学在改造现有材料、创造新型材料方面发挥着积极的作用。

五、结束语

由此可见，尽管电子和医学属于不同的领域，但在科技发达的现代社会，两者有着密切的关系，人类对电子的研究不断进步应用到更广泛的领域，为我们的医学事业发展提供强大的支持。

电子学论文范文第5篇

光电检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术［1］。它主要利用电子技术对光学信号进行检测，并进一步传递、储存、控制、计算和显示［2］。光电检测技术从原理上讲可以检测一切能够影响光量和光特性的非电量。它可通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息，然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量，并进一步经过电路放大、处理，以达到电信号输出的目的［3］。然后采用电子学、信息论、计算机及物理学等方法分析噪声产生的原因和规律，以便于进行相应的电路改进，更好地研究被噪声淹没的微弱有用信号的特点与相关性，从而了解非电量的状态。微弱信号检测的目的是从强噪声中提取有用信号，同时提高检测系统输出信号的信噪比。

1光电检测电路的基本构成

光电探测器所接收到的信号一般都非常微弱，而且光探测器输出的信号往往被深埋在噪声之中，因此，要对这样的微弱信号进行处理，一般都要先进行预处理，以将大部分噪声滤除掉，并将微弱信号放大到后续处理器所要求的电压幅度。这样，就需要通过前置放大电路、滤波电路和主放大电路来输出幅度合适、并已滤除掉大部分噪声的待检测信号。其光电检测模块的组成框图如图1所示。

2光电二极管的工作模式与等效模型

2．1光电二极管的工作模式

光电二极管一般有两种模式工作：零偏置工作和反偏置工作，图2所示是光电二极管的两种模式的偏置电路。图中，在光伏模式时，光电二极管可非常精确的线性工作；而在光导模式时，光电二极管可实现较高的切换速度，但要牺牲一定的线性。事实上，在反偏置条件下，即使无光照，仍有一个很小的电流(叫做暗电流或无照电流1。而在零偏置时则没有暗电流，这时二极管的噪声基本上是分路电阻的热噪声；在反偏置时，由于导电产生的散粒噪声成为附加的噪声源。因此，在设计光电二极管电路的过程中，通常是针对光伏或光导两种模式之一进行最优化设计，而不是对两种模式都进行最优化设计［4］。

一般来说，在光电精密测量中，被测信号都比较微弱，因此，暗电流的影响一般都非常明显。本设计由于所讨论的待检测信号也是十分微弱的信号，所以，尽量避免噪声干扰是首要任务，所以，设计时采用光伏模式。

2．2光电二极管的等效电路模型

工作于光伏方式下的光电二极管的工作模型如图3所示，它包含一个被辐射光激发的电流源、一个理想的二极管、结电容和寄生串联及并联电阻。图中，IL为二极管的漏电流；ISC为二极管的电流；RPD为寄生电阻；CPD为光电二极管的寄生电容；ePD为噪声源；Rs为串联电阻。

由于工作于该光伏方式下的光电二极管上没有压降，故为零偏置。在这种方式中，影响电路性能的关键寄生元件为CPD和RPD，它们将影响光检测电路的频率稳定性和噪声性能。CPD是由光电二极管的P型和N型材料间的耗尽层宽度产生的。耗尽层越窄，结电容的值越大。相反，较宽的耗尽层(如PIN光电二极管)会表现出较宽的频谱响应。硅二极管结电容的数值范围大约在20或25pF到几千pF以上。而光电二极管的寄生电阻RPD(也称作"分流"电阻或"暗"电阻)，则与光电二极管的偏置有关。

与光伏电压方式相反，光导方式中的光电二极管则有一个反向偏置电压加至光传感元件的两端。当此电压加至光检测器件时，耗尽层的宽度会增加，从而大幅度地减小寄生电容CPD的值。寄生电容值的减小有利于高速工作，然而，线性度和失调误差尚未最优化。这个问题的折衷设计将增加二极管的漏电流IL和线性误差。

3电路设计

3．1主放大器设计

众多需要检浏的微弱光信号通常都是通过各种传感器来进行非电量的转换，从而使检测对象转变为电量(电流或电压)。由于所测对象本身为微弱量，同时受各种不同传感器灵敏度的限制，因而所得到的电量自然是小信号，一般不能直接用于采样处理。本设计中的光电二极管前置放大电路主要起到电流转电压的作用，但后续电路一般为A／D转换电路，所需电压幅值一般为2V。然而，即使是这样，而输出的电压信号一般还需要继续放大几百倍，因此还需应用主放大电路。其典型放大电路如图4所示。

该主放大器的放大倍数为A=l＋R2/R3，其中R2为反馈电阻。为了后续电路的正常工作，设计时需要设定合理的R2和R1值，以便得到所需幅值的输出电压。即有

3．2滤波器设计

为使电路设计简洁并具有良好的信噪比,设计时还需要用带通滤波器对信号进行处理。为保证测量的精确性，本设计在前置放大电路之后加人二阶带通滤波电路，以除去有用信号频带以外的噪声，包括环境噪声及由前置放大器引人的噪声。这里采用的有源带通滤波器可选通某一频段内的信号，而抑制该频段以外的信号。该滤波器的幅频特性如图5所示。图5中，f1、f2分别为上下限截止频率，f0为中心频率，其频带宽度为：

B=f2-f1=f0/Q

式中，Q为品质因数，Q值越大，则随着频率的变化，增益衰减越快。这是因为中心频率一定时，Q值越大，所通过的频带越窄，滤波器的选择性好。

有源滤波器是一种含有半导体三极管、集成运算放大器等有源器件的滤波电路。这种滤波器相对于无源滤波器的特点是体积小、重量轻、价格低、结构牢固、可以集成。由于运算放大器具有输人阻抗高、输出阻抗低、高的开环增益和良好的稳定性，且构成简单而且性能优良。本设计选用了去处放大器来进行设计。

本设计选用了去处放大器来进行设计。

图6所示的二阶带通滤波器是一种二阶压控电压源(VCVS)带通滤波器，其滤波电路采用有源滤波器完成，并由二阶压控电压源(VCVS)低通滤波器和二阶压控电压源高通滤波器串接组成带通滤波器。

对于第一部分，即低通滤波器，系统要求的低通截止频率为fc，其传递函数为：

第二部分为高通滤波器，系统要求的高通截止频率为fc，其传递函数如下：

4完整的检测电路设计

本光电检测系统设计的完整电路如图7所示。为方便表示，电路中的R2、R3即为前面等效电路模型中的RT、RF。前级部分由光电转换二极管与前级放大器组成，这也是光电检测电路的核心部分，其器件选用高性能低噪声运算放大器来实现电路匹配并将光电流转换成电压信号，以实现数倍的放大。然而，虽然前级放大倍数可以设计得很大，但由于反馈电阻会引入热噪声而限制电路的信噪比，因此前级信号不能无限放大。

5结束语

电子学论文范文第6篇

电子档案是指通过计算机磁盘等设备进行存储，与纸质档案相对应，相互关联的通用电子图像文件集合，通常以案卷为单位。电子档案与传统的纸质档案有相同的本质:都是文件存在的一种方式、都具有物理实态的特征、都是形成者真实活动的记录，有参考利用价值，需要存档备查。但相比之下电子档案在记录方式上有许多独特的特性:即电子档案依赖于计算机软、硬件和数据库与网络系统，其信息存储量大大高于过去的各种信息介质。而且便于存放、方便快捷，极大地提高了工作效率，信息可以实现共享且不受地域的限制。

二、成人教育电子学籍档案管理的作用

首先，计算机内存容量满足大，可以满足由于招生规模扩大而导致的学籍档案数量迅速增加的需要。一台配备电子档案管理软件的计算机就可以存储历年历届学生的学籍档案，这样就能够安全高效地完成各级学生学籍档案的日常管理。同时电子档案管理通常情况下实行专人管理，档案的保密性强，工作效率高。其次，由于电子档案管理软件具有搜索和查询功能，管理人员可以随时输入查询条件仅需几分钟甚至更短的时间就可以调取任何一个考生的信息。如果是传统的纸质方式进行查询往往需要数小时甚至更长时间才能找到，为管理人员节约了大量的时间和精力，既减少了档案管理的成本，也大大提高了工作的效率。再次，利用计算机中某些软件，可以对相关学籍信息进行分析处理，对每个学生的信息进行综合处理，为学生加深对自身的了解、高校提高管理水平、用人单位找到更合适的员工和制定合理的用人计划提供方便。

三、目前成人教育学籍电子档案管理工作中存在的问题

1、子档案管理重视程度不够。

一部分成教管理工作人员对学籍管理工作认识模糊，思想上只把成教当成普教的附属品;还有少数分管成教工作的校领导和工作人员仅将它看成创收的渠道。这种思想导致许多软件和硬件的配备都不能满足电子档案的管理需要，硬件设施不够完善，不能按岗配备专门人才及档案管理混乱等。

2、子档案管理仍然存在手段落后和模式陈旧现象。

虽然目前很多成人教育都采用了电子档案管理方法，但实践中还有许多高校的成人教育学籍电子档案管理仍然采用的是传统手工操作，没有采用电子档案管理，没有配备专门的电子档案管理软件。有一些学校的学籍管理的常规性工作虽然也一部分使用了计算机，但也仅仅是采用单机操作，计算机的价值只是打印的工具而已。这些手段明显落后于形势，跟不上时展的需要，从而必然阻碍了工作效率的提高和成人教育事业的发展。

3、电子档案管理存在忽视学籍档案管理队伍建设和人员培训的现象。

成教学籍档案管理工作是一项复杂的系统工程，要求子档案管理人员不仅要有过硬的专业素养，而且要把握工作中的准确性和原则性。随着计算机系统软件的不断升级，要求电子档案管理人员要不定期的参加系统培训。但是实践中，许多地方高校普遍存在着忽视学籍管理队伍的建设的现状，学籍管理人员存在着综合素质偏低、专业结构、年龄结构不合理等现象。高校只有紧紧围绕当前时展对成人高等教育的新要求，彻底摒弃陈旧和落后的管理理念，将科学、先进、高效的管理理念引进到学籍电子档案管理领域，才能有效地加强和完善学籍管理队伍建设工作。

4、子档案管理存在着信息技术领域内的一些难题

如学籍管理密钥升级过于繁复、网上黑客与病毒的客观存在。而且电子档案管理有其自己的特点，它是无形的东西，装载在某种介质上，并且必须通过计算机或其他“懂”得其组成规则的工具才能看得到它，没有传统档案的直观性等等。可以说，保证电子文件的真实性和原始性的技术难题很多，这些因素都制约着学籍电子档案管理水平。当然，电子档案当前还处于发展的初级阶段，需要不断的改进和完善。

四、成人教育学籍电子档案管理的具体措施

1.成人教育学籍管理需要引进一套规范、标准的学籍档案管理软件。

目前大部分高校使用的学籍档案管理软件是购买软件公司开发的通用的档案管理软件，比较有实力的高校也可能根据本校的实际情况自行开发管理软件。软件公司开发的档案管理软件虽然设计的原理遵循了国家档案实体分类法的规定，能够基本适应高校学籍档案管理的需要，但是这类软件更适用于文书档案的管理。将其用于高校的学籍档案管理比较牵强。而部分学校自行开发的软件由于根据本校实际进行设计，所以比较适合本单位档案管理工作。但自行开发的软件分类标准却欠规范。两种类型都各有利弊，如何扬长避短?实践中购买软件的高校可以在引进软件时与软件公司进行约定，要求开发人员根据本校实际，在原有通用软件的基础上做适当的修改。而有条件自行开发软件的高校，可以在基于本校工作实际的基础上，严格按照国家档案实体分类法的规定制定分类标准，使其在适应自身学籍档案管理需要的同时，更加标准和规范。

2.配备专职的成人学籍档案管理人员，并加强管理人员的培训。

首先，先进的学籍管理软件需要掌握信息技术知识并能熟练操作使用这些管理软件的专职管理队伍才能实现发挥作用。要保障成人学籍档案管理的现代化和信息化，不仅要大力提高学籍管理人员的知识水平及管理能力，尤其要管理人员具有熟练使用现代化办公设施的能力。所以配备专职的成人学籍档案管理人员至关重要。其次由于信息技术是不断更新的，所以重视和加强对档案管理人员的培训和继续教育也不容忽视。学籍管理人员必须及时学习新技能和新知识以提高他们的信息管理意识和水平，这样才能更好地为本职工作服务。

3.子学籍档案管理需要建立网络互联平台以实现信息共享。

成人教育的学籍管理不仅部门自身需要查阅，各级教育主管部门也要在需要时对成人教育学籍档案的相关信息进行查询。如何提高办事效率，减少重复劳动和查阅纸质档案的时间?这就需要建立网络互联平台以实现信息共享，实现成人教育学籍档案相关管理模块与教育主管部门的对接。各部门可以根据工作需要直接调用学籍档案中的信息。

4.子学籍档案管理要注意学籍档案的安全性和保密性。

子学籍档案由于教育系统分布广泛，多个校区和工作站或总校与各分校及各分校之间都要进行相关信息的交流和传递，所以不可避免的具有一定的开放性。但是学籍档案中又包含了很多如身份证号码、联系方式及家庭住址等涉及学生个人隐私的信息，这些信息的泄露会影响学生个人正常生活，为了避免学生的隐私信息不被不法分子利用，保护学生的合法权益，成人的电子学籍信息是需要保密的。这就要求管理软件首先要具有一定的学籍信息安全与保密功能。另一方面学籍管理工作还要严格审查网上公布的信息，避免涉及学生隐私的信息泄露以保障成人教育学籍档案信息的安全。

电子学论文范文第7篇

Hong Kong

Joseph Fong City University of Hong Kong

(Eds.)

Webbased learning

Technology and Pedagogy

Proceedings of the 4th International

Conference

2005,211pp.

Hardcover RMB:840.51

ISBN9812564306

基于万维网的学习

技术与教学法

RKwanJ方编

基于万维网的学习涉及了在管理现有教育设施的情况下，使用合理的技术及相应的教学方法。香港万维网学会从2001年起就组织了有关基于万维网学习的年度国际会议。该会议吸引了许多学者和工业界专业人员提交论文，并且在会议上宣读论文的过程中参与讨论。第4届基于网络的学习：技术与教学法国际会议于2005年8月1~3日在香港举行。每次会议均有超过100篇的论文受到会议程序委员会的审查，这些论文覆盖了有关电子学习的基础设施、学习行为和教学效率的先进技术。

本书是这次会议的会议录，共收集了22篇论文，分成了四个部分。第一部分工具，包括第1~6篇论文。(1)基于Intel TEST的多选择测试软件：在线英语测试的开发及评估；(2)Weblec:一种由大学生开发的全面课程管理支持系统；(3)还帐还是赊帐：大学图书馆电子保留支持基于万维网的学习；(4)用于校园内线路课程的基于万维网的虚拟实验室的设计与实现；(5)个性化电子学习平台知识图构造的机理：一种语义学方法；(6)另一种基于万维网学习的平台。第二部分模型，包括第7~12篇论文。(7)混合学习方法：应对机械课程注册下降的策略和一个用阿拉伯语教授AutoCAD的有希望的模型；(8)概念图和学习对象；(9)基于万维网的控制学习系统的组成；(10)借助电子学习增强基于问题的学习：有关数据结构及算法教学的研究；(11)应该怎样培训在线指导教师；(12)开发电子学习动态万维网写作系统的方法。第三部分应用，包含第13~17篇论文。(13)依据事先存在的内容创建一个学习对象文库；(14)基于SOAP的移动辅助学习资源服务框架；(15)通过利用最小反馈教授汉字的笔顺；(16)一个具有自动评估的在线编程环境；(17)考试试卷中的Webits工具与质量控制。第四部分人员因素，包含第18~22篇论文。(18)在线学习平台的社会资本创造与互惠；(19)香港教师准备好电子教学了吗？(20)电子学习的学习风格与学术成就之间的比较评估和相互关系；(21)电子学习的学习风格和学术成就之间的比较评估与相互关系；(22)远程学习课程较好管理的一个基于万维网的环境。

本书描绘了出自研究和专业人员的令人感兴趣的最先进成果，他们把现有的万维网技术应用于各种学习努力之中。它包含了精选的、由许多相关领域专家撰写的、经同行评议的论文。对于从事基于万维网或基于电子学习的学生、研究人员而言，本会议录是一本出色的参考资料。

胡光华，高级软件工程师

(原中国科学院物理学研究所)

Hu Guanghua, Senior Software Engineer

电子学论文范文第8篇

本书一共收集了16篇论文，分成三个部分。第一部分人体监测，包括5篇论文：1.将生物学与电子线路相连接：量化与性能度测；2.用于神经信号记录的全集成系统：技术前景及低噪声前端设计；3.用于神经肌肉模拟的无线神经记录微系统的超大规模集成电路；4.使用无线电频率技术的健康保健装置；5.用于可植入医学应用的低功率数字集成系统的设计考虑。第二部分生物传感器与电子线路，包括6篇论文：6.基于亲和力的生物传感器：随机建模和品质因素；7.基于标准CMOS及微电子机械系统（MEMS）工艺的制造实例；8.用于芯片实验室应用的CMOS电容性生物接口；9.用于定点护理及远程医学应用的无透镜成像细胞仪及诊断学；10.用于生物微流体学实时监测与控制的高级技术；11.使用电化学生物传感器的干细胞培养过程的监测。第三部分新兴技术，包括5篇论文：12.建立用于培养细胞与有机物的接口：从靠机械装置维持生命的甲壳虫到合成生物学；13.用于阵列式单细胞生物学的技术；14.微流体学系统中细菌鞭毛发动机的应用；15.应用基于CMOS技术的遗传因子注射和操纵；16.低成本诊断学：射频设计师的方法。

本书编辑是一位在无线通讯、医学成像、半导体器件和纳米电子方面知名的新兴技术国际专家，他管理着一个初创公司――Redlen技术公司的研发部门，他同时也是CMOS新兴技术公司的执行主任。他曾在国际性专业杂志及会议上发表过100多篇论文，在各种国际场合中被邀请作为演讲者，他拥有美国、加拿大、法国、德国和日本授予的18项国际专利。

本书可用作电气工程、微电子学、CMOS线路设计及生物医学器件专业研究生课程的补充材料。

胡光华，

退休高工

(原中国科学院物理学研究所)

Hu Guanghua, Senior Software Engineer

电子学论文范文第9篇

关键词： 电工电子学 考核方式 教学改革

课程考核方式是指导学生学习的指挥棒，直接影响教师的教学方法和教育理念，更是一个重要的教学环节[1]。多年来，受应试教育的影响，我院一直采用以期末考试为主的单一考核方式，直接导致大学生存在思想上对自己要求不严，上课时不能认真听课，课外作业完成不够认真，存在抄袭现象；基础理论知识不牢固，影响了听课时的接受与理解能力。这种一锤定音的考核模式使教师教学的目的性和学生学习的目的性严重缺失，不利于学生能力的培养和综合素质的提高，甚至成为素质教育向纵深推进的瓶颈，所以推进考试内容和方法改革已迫在眉睫。

本文从考核方式改革、考核环节改革和考核评价方式改革等方面作介绍，积极探索多种考核方式如开放性的综合设计、专题的调研报告和课程论文、现成实验的故障分析等，加强对学习过程的考核。

一、考核方式改革

电工电子学包括电路基础分析、三相异步电动机、继电接触器控制、可编程控制器、模拟电子技术和数字电子技术，是一门综合性、实践性极强的课程。对于低年级学生来说，其学习的积极性和主动性不够，加上课堂内容信息量大，造成学生课上浑浑噩噩、课下迷迷糊糊。这种情况下，靠期末一张试卷闭卷考试势必导致大批学生不及格。我们将改变传统的考核方式，增加课程论文或者专题调研、专题讨论、课程制作等环节，并将传统的平时考核成绩加以细化如课堂互动情况（主要包括主动提问、被动回答问题，注意力不集中等）、课后作业的完成情况（如独立完成或者抄袭）、考勤等。重点加强对电工电子实践性教学环节的关注，通过实验课程解决必修课程中学生本应掌握，但尚未掌握的理论及构造知识问题，实验教学考核已做实验的故障分析，进一步培养学生综合运用所学知识和技能解决工程实际问题的能力[2]，[3]。强化电工电子学网络课程平台的建设，通过已有的电工电子学网络课程平台增加对相应章节专题的讨论环节或者课程论文，提高学生学习电工电子学的兴趣，提高学生的学习积极性和主动性，拓宽学生的知识面，增强学生书面表达、写作的能力。理论考试以应用为主，尽量少一些记忆性内容，多一些实用内容，考试的目的由拉开档次变为检验学生的学习效果。变传统的闭卷答题为开卷答题，允许学生带教材或参考资料参加考试，这就要求学生在掌握电工电子技术原理的基础上深入认识、分析和解决问题，尤其是提高学生选择、组织、利用信息解决问题的能力，变知识考核为能力考核。这种开放式的考核注重学生各方面的能力，包括认识问题、解决问题的能力，与人交往的能力，创新意识和主动探究能力，团队合作能力，等等，注重实践结果的交流和分享，培养学生的集体荣誉感、团队合作精神及竞争意识[4]。

二、考核环节改革

考核环节由期末一次结果考核变为过程考核，将考核贯穿整个学期的授课和实验。重点解决考核环节理论与实践相分离的问题，从而解决理论知识掌握好的学生在实践操作哪怕是个很小的问题时也无法处理的问题，抑或有些同学实验做得很成功，却不知道为何这样操作，有的学生甚至是看别人如何接一根线也这样接一根，完全没有电路模型的概念，这几类学生根本不适合未来工作岗位的要求，不符合我校应用型人才培养的理念。我们根据电工电子学课程特点、教学内容和非电类教学对象采取多样性的考核模式，如借助网络课程的网络化考核模式、半开卷式考核模式、随堂考核模式、分阶段考核模式和全程考核模式。这些考核模式都极大地丰富了考核环节。变传统的总结性评价为真实性评价，发挥学生在学习活动中的主体作用，抛开卷面成绩作为学生能力的具体外在表现，避免学生只注重分数、轻视能力，只注重结果轻视过程的缺点，强化考核环节对学生学习的反馈和激励作用。减少标准化考试，将考核的重点倾向于实践和技能的掌握，倾向于整体系统结构的掌握和创新精神的培养。

三、考核评价方式改革

考核方式的改革不仅体现在强化过程考核，而且随着课程改革的不断深入，一方面需要淡化任课教师在教学过程中的主导地位，另一方面需要强化学生及团队小组的主体地位。因此，我们还需要对考核评价方式做相应的调整，变教师单一考核评价为集体考核评价，在考核过程中成立考核小组，采用由教师评、网络自评、团队互评、学生自评相结合的评价方式，使得考核结果更客观，更能全面反映学生的学习过程和效果。

根据以上三个方面的改革原则，我们对2011级、2012级汽车服务工程专业160名学生采用了以下具体的考核和评价方式。

1.“基本电路理论”课程考核由平时作业成绩、平时测验成绩、期末成绩和小论文成绩组成。

2.平时作业由任课教师根据教学计划布置并批阅（作为试点，部分教学班的平时作业在课程网站的习题系统上独立完成，其成绩由习题系统给出）。

3.平时测验分为两次完成，都在网络课程测验系统上独立完成，并由测验系统给出成绩。

4.期末成绩参加课程期末统一考试后，在统一阅卷的基础上给出。

5.学生必须自拟题目或根据任课教师提出的题目撰写课程学习小论文，并在一定形式下进行宣讲、答辩。根据学生的选题和自拟最终形成20道课程论文题目、20道课程制作题目。课程论文答辩首先在学生组中进行，评出名次，前几名将在教学班上进行宣讲、答辩，这些在教学班上答辩的论文将公布在课程网站上。最后，根据课程论文及宣讲、答辩情况评定课程论文成绩。

6）作业成绩、测验成绩、期末考试成绩和论文成绩在考核成绩中所占比例为：作业成绩及考勤20%，测验成绩20%，课程论文成绩20%，期末考试成绩40%。

四、课程考核改革工作的总结与展望

通过电工电子学课程考核方式的改革，考核过程与以往相比，更加注重学生的过程学习，考试成绩较以往更加合理公正，改变了一考定成绩的传统考试方法，更加注重学生的素质和水平的测试，被大部分教师和学生接受。我校从2011级汽车电子专业开始实行课程考核改革。为了进一步说明问题，我们将2009级、2010级汽车维修专业学生成绩与2011、2013级汽车电子专业学生加以比较。从学生的考试成绩来看，学生的成绩分布基本上成正态分布，说明不管哪种考核办法基本上都符合教学规律。并且考核改革后学生的不及格率有所降低，不论是最终的理论考试成绩平均分还是总评的成绩都有一定的提高，很少有学生不及格，大部分班级的不及格率下降到10%以下，具体情况见下表。

通过改革考核方式，我们发现学生在知识的综合运用、应用能力、自主学习能力、创新能力方面有了显著提高，而且学生在课堂上表现较前几届有了很大的改变，勇于提问，敢于同教师交流，尤其是课程论文和课程制作对学生查阅资料、分析问题解决问题能力、团队协作能力的锻炼尤为突出。

本文针对非电类专业电工电子学课程学习的困局，立足于“电工电子学”的课程考核方式改革，旨在使学生在掌握本课程的基本知识和基本技能的基础上提高分析、解决实际问题的能力，融会贯通相关课程知识。要真正提高学生的能力不能仅仅依靠考核方式的改革。考核仅仅是衡量的手段而不是目的，更应该在理论教学和实践教学中积极改革和探索，使电工电子教学达到最佳的教学效果，使工科非电类专业更有效地全面推进素质教育，培养学生的工程实践能力和创新能力。

参考文献：

[1]黎明，付扬.少学时电工电子学课程教学改革探究[J].实验技术与管理，2010，27（11）：292-294.

[2]李文.工程背景下电工电子实验教学研究[J].实验技术与管理，2012，29（4）：254-257.

[3]张传洋.面向工程教育的电工电子学教研探讨[J].教育教学论坛，2013，29（4）：254-257.

[4]贺利.应用实例提高“电工电子学”课程的教学效果[J].电气电子教学学报，2012，34（5）：106-108.

电子学论文范文第10篇

关键词：知识管理；电子学习系统；隐形知识；显性知识

中图分类号：G203 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2014）09-00-01

一、引言

现在我们正在大量运用信息和通信技术来改变知识的创造，组织，存储，管理和传播的方式。电子学习系统与知识管理相融合，使得电子学习系统成为一个开放式的，动态的，拥有友好用户使用界面的，分布式的系统，使得我们获取知识变得更容易。电子学习系统已经成为知识管理系统发展中的一个重要部分。电子学习系统和知识管理是密切相关的，因为，电子学习系统用户要想获得他们所需要的信息就必须要有一个合适的知识管理系统。由于知识管理系统对电子学习系统有指导作用，使得电子学习系统成为一个将隐形知识转换成显性知识的工具。因此，在电子学习系统中应用知识管理变得尤其重要。本文作者尝试确定知识管理和电子学习系统之间的关系，并且设计了一个采用知识管理的电子学习系统。通过这个系统，可以预期隐形知识的转化，增强知识的共享，促进知识的组织和检索，以及对知识的适当管理。

二、知识管理

知识管理是一个连续的过程，可以分成五个阶段：（1）知识创造和获取；（2）知识组织和存储；（3）知识分类和整理；（4）知识应用；（5）知识评估，验证和细化。从知识管理的角度来看，学习者需要通过知识合作，交流，共享，采集，创建，分发，传播，存储和个性化以获取知识；知识管理工具帮助学习者在无处不在的学习环境中去学习。知识管理可以用来获取、组织并提供这方面的知识和管理系统，可用于快速识别最相关的信息，以满足特定的需求。

知识管理是一个动态的、连续的社会过程，包括采集，组织，存储和检索，将知识传播给特定的用户群以实现知识组织的目的。

三、电子学习系统的理论框架

Khan在2001年开发了一个电子学习系统框架包含八个维度：分别是制度，教育，科技，界面设计，评估，管理，资源支持和伦理。这个电子学习系统的每个维度都对应电子学习系统环境的一个具体方面。

另外，马歇尔等人在2003年提出了三种类型的电子学习系统工具：（1）课程工具；（2）数字图书馆工具；（3）知识表示概念图工具，它强调学习过程中的不同部分。课程工具提供了一个系统化、标准化的支持课堂学习的环境；他们的作用特别有助于开始阶段和选择阶段。数字图书馆工具可以促进对资源的有效的和高效的利用，支持资源搜索和收集。而知识表示概念图工具集中在制定和表征。电子学习系统可分为两大类：一类是利用显示知识的电子学习系统，一类是利用隐形知识的电子学习系统。

四、知识管理和电子学习系统的理论模型

尽管电子学习系统即可以提供显性知识也可以提供隐形知识，但是电子学习系统可以通过知识管理将显性知识和隐形知识互相转换，使其成为一个更高效的学习系统。因此，我们提出了一个模型，这个模型采用知识管理在电子学习系统中通过相互转换得到显隐性知识。在这个模型中，知识的创造，获取，评估和反馈作为隐性知识的一部分转换为显性知识。conversely知识组织，存储，传播和检索已经为外显知识画报，可以转换到隐性知识的精髓。当然知识组织，存储，传播和检索已经被看做是显性知识，也可以转换成隐性知识。

1.知识创造和获取

知识创造可以定义为从数据、信息和经验中发展出新知识的过程。获取知识的主要过程是人与人的直接互动，包括面对面的交流和通过网络即时聊天工具的交流，也包括人和电脑的互动。因此，知识获取是知识管理和电子学习系统的主要目标。知识获取包括获取隐性知识和显性知识，获取来源包括在线聊天、书籍、期刊、报告、手册、论文、学位论文、会议论文等，知识管理和电子学习系统也可以从不同的在线资源如在线数据库和互联网上的各种电子出版物获得。

2.知识的组织和存储

对于一个现代化的企业来说，知识组织的开发和再利用是一个极其复杂的过程。知识管理的完整生命周期是：创建--采集--组织--存储--检索--转移，是影响企业分类和企业知识地图的智力资本。电子学习系统组织知识资源，以一个合适的、方便的、可交付成果的方式使学习者可以很容易的访问和使用资源。因此，电子学习系统可以采取一些知识组织与存储技术以提高学习的过程。检索过程中，在很大程度上取决于在知识管理和电子学习系统对知识的正确储存。

3.知识的检索和传播

为了方便访问，研究和检索知识资源，大量的工具和技术，如浏览，搜索，数据挖掘，元数据，知识地图等，被应用在知识管理上。这些类型的工具都可以用在电子学习系统中，用来将电子资源结构化，以获取知识。使用数据挖掘方法可以在电子学习系统中“检测未知用户学习行为模式，学习资源和掌握知识的瓶颈”。

知识管理和电子学习系统使用电子邮件，聊天室，论坛，视频会议等工具来传播和传递知识。

五、结论

本文的主要目标是获取知识管理和电子学习系统之间关系，以及在电子学习系统中如何去使用知识管理。知识管理和电子学习系统在目标，组成，工具和技术等多个方面有着极其紧密的关联。例如，为了获取和共享知识，创建一个协作的学习环境；创建一个合适的技术基础设施，获取，组织，存储，操作，维护和传播知识，使学习者可以获取知识资源。知识管理和电子学习系统共同的目标是管理显性知识和隐形知识。我们还探讨了，都有显著的重叠区域，如技术，目标，流程，交换和利用等。知识管理和电子学习系统是密切相关的，他们可以分享一些工具和技术，知识管理工具和技术可以应用在电子学习系统的所有方面。我们提出了一个知识管理和电子学习系统的应用模型，可以大大提高电子学习系统的性能。我们确定了隐性知识转化的组织和检索，促进知识的共享和管理。当然由于作者自身的知识有限，该研究还有一定的局限性，不确定性和不完整性，有待提高完善。

参考文献：

[1]Adiele， C.，&Nwanze， E.D.（2010）.The Dynamics of Interactivity Modeling for e-Learning. Knowledge Management & E-Learning： An International Journal， 2（4）， 370-382.