电子学论文:成人教育电子学籍档案管理论文

一、电子档案的含义

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、成人电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、成人电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，要求成人电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、成人电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，保障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.成人电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.成人电子学籍档案管理要注意学籍档案的安全性和保密性。

成人电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。

作者：徐松 单位：营口职业技术学院

电子学论文:医用电子学与医疗论文

一、医用电子学与医疗器械的关系

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近期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的掌握非常重要。具备了比较的知识和经验就能作出比较的判断，从而为病症施治提供依据。为了高效诊断病症，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。

作者：林凤云 单位：内蒙古医科大学计算机信息学院

电子学论文:电子学系统电路设计论文

1.辅助电子学系统电路设计实现

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，较高吞吐量可达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、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，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。

作者：李锡瑞 单位：中国科学院上海天文台

电子学论文:硅微电子学研讨论文

摘要本文展望了21世纪微电子技术的发展趋势。认为：21世纪初的微电子技术仍将以硅基CMOS电路为主流工艺，但将突破目前所谓的物理“限制”，继续快速发展；集成电路将逐步发展成为集成系统；微电子技术将与其它技术结合形成一系列新的增长点，例如微机电系统（MEMS）、DNA芯片等。具体地讲，SOC设计技术、超微细光刻技术、虚拟工厂技术、铜互连及低K互连绝缘介质、高K栅绝缘介质和栅工程技术、SOI技术等将在近几年内得到快速发展。21世纪将是我国微电子产业的黄金时代。

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“科学技术是及时生产力”。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多年仍具有发展潜力一样。

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，性难以保障；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较高。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较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、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，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：及时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、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！

电子学论文:光学与电子学相结合分析论文

0引言

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化设计，而不是对两种模式都进行化设计［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。为保障测量的性，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。

对于及时部分，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

本文研究了光电检测系统的原理和设计方法。通过从经济和实用的角度对相关的光电转换器件和前置放大器进行了选择和电路设计，从而确定了关键元器件的参数。实际使用证明：该设计可以满足一般光电检测场合的需要。

电子学论文:生物电子学教学实践

1实验教学在创新型人才培养中的作用

创新是民族进步的灵魂,培养创新型人才是高等教育的根本任务。就高等学校而言,创新能力培养是随着新一轮技术革命和知识经济的来临,社会经济、文化发展对高级专门人才所应具有的特征提出的新要求。创新型人才具备的素质概括起来应该具有以下几个方面的能力:与人合作、共事和沟通的能力;分析、批判和发现的能力;参与、分享和表达的能力等等[2,3]。实验教学作为高等教育的重要环节,是提高学生实践能力的重要途径,对学生创新能力的培养起着更为重要的作用。实验教学的目的是帮助学生掌握实验的基本技能、提高学生实际的动手能力、加深学生对所学理论知识的理解。在此基础上,实验教学可以引导学生通过实验发现问题、分析问题,通过对实验数据的分析处理,从实践的探索中找到解决问题的方法。同时,帮助学生在实验的基础上,发现新方法,探索新观点,掌握新技术。实验教学的根本目的就是培养学生的创新能力。因此,电子学实验教学体系建设必须以培养学生的创新能力为目标[4]。

2电子学实验教学改革实践

围绕创新教育的目标,我们从实验教学方法、实验教材、实验教学内容、实验设备管理和实验教学场地等多方面积极探讨电子学实验教学改革并加以实践。

2.1改进实验教学方法,更新实验教材

传统的电子学实验教学方法突出“验证性”,主要是老师指导学生做实验,目的是为了验证某一定理或结论。实验过程一般是老师首先介绍实验的目的和实验器材的使用方法,然后把实验涉及到电路做相关的讲解,然后学生开始搭建电路,测量实验数据。通过验证性实验可以更好的反馈学生学到的理论知识,但这种实验方法也很容易让学生产生依赖性,学生只是根据老师的讲解机械的操作,学生很少去想实验为什么这样做,有没有更好的方案,在实验过程中一直处于被动地位,不利于学生创造性的发挥。因此,我们逐步改变老师在实验中的角色,突出学生在实验中的主体地位,老师由传统的讲解者、传递者、灌输者转变为学生学习的指导者、帮助者、促进者。老师把主要精力由传递知识转化到如何教导学生自己学习的方法上,指导学生动的“从哪里”和“怎么样”获得自己所需要的知识,掌握获得知识的工具和处理获取信息的方法,不断激发和培养学生学习的积极性和主动性。同时,在基于注重基础、强化实践的原则下,针对医学院校工科专业的特点与实际需求,我们在2011年编写了清华大学出版社十二五规划教材《电子学实验教程》,以利于因材施教[5]。

2.2优化实验教学内容,培养学生创新能力

随着电子技术的飞速发展,电子的新技术、新知识、新产品不断涌现。面向电子技术发展的方向,我们更新电子学实验教学大纲,优化实验教学内容。降低了电子学实验中验证型实验的比重,逐步将实验分为基础验证型试验、设计型试验和研究型实验三部分。在设计型实验中老师根据专业特点提供一些设计课题,只给出实验的任务和设计原理,提供一定的参考电路和参考资料,由学生根据要求自行设计电路,并组装调试完成。学生可以根据自己的情况选择难易不同的实验项目进行设计。学生在实验过程中首先利用计算机仿真软件对电路进行分析和设计,然后根据设计、完成电路,利用实验仪器对电路进行测量和调试,在设计性实验的过程中提高学生独立思考的能力;在研究型实验中老师根据课程内容和学科发展,提出若干研究主题,并向学生介绍这些主题的基本情况和研究背景,学生可根据自己兴趣自由选题。在老师的指导下,学生通过查阅资料进行综合性的研究分析,给出主题的研究策略,提交研究论文。研究型实验主要是为了发挥学生在学习中的主体作用、扩宽学生的知识面、培养学生思考创新的能力,对学生综合素质的提高起到了积极的作用。在辅导学习进行研究型实验同时,辅导老师也可以更好的掌握本专业的发展方向和发展动态,提高自身的业务水平[6,7]。

2.3建立预约开放式的实验室管理模式

为保障电子学实验教学改革的顺利进行,我们建立了预约开放式的实验室教学管理模式。电子学实验中心配备专职的实验教学人员,实行实验室预约开放制度,学生通过电话或网络提前预约实验时间和实验内容,实验室提供实验设备、实验材料和技术资料,同时提供相应的指导或协助,从而充分利用实验室资源,提高学生动手能力,培养学生创新精神。充分利用学校构建的教学平台系统,学生可以在教学平台中找到所有实验室设备、教学多媒体课件的资料。同时,指导学生使用学校购买的中国期刊全文数据库、超星电子图书馆、万方数据知识服务平台等资料数据库,扩宽学生视野,有效补充电子学教材和实验室资料的不足。基于教学平台,建立实验预约与教学管理网络平台,有效地提高实验室的利用效率、管理水平和管理效果[8,9]。

2.4实行实验课程学分制

传统的实验教学模式中,我们通常将学生的考勤和实验报告作为评定学生实验成绩的主要依据。导致一些学生过分重视实验数据的性,忽略了做实验本身的目的是培养自己的实践能力,而不是片面地追求实验数据与理论的误差。同时由于实验成绩在课程最终评定成绩所占比例较低,也造成一些学生不认真对待实验,或是直接抄袭其他同学的实验数据。因此,我们将电子技术学实验课程与理论课程分离,将实验单独设课(2学分),引起学生的足够重视。同时,改变依靠实验报告评定成绩的该方法,从多方面考察学生的实验能力来评定学生实验课程的成绩。首先,采取抽取选题的方式进行实际能力操作的考核,这部分成绩占实验总成绩的60%;然后,以设计性实验和综合性实验的报告来考察学生综合利用所学知识和科研工作能力的依据,根据报告质量给定成绩占25%;将平时考勤和实验报告的成绩占实验总成绩的15%。通过考试改革使学生进一步认识到实验课程的重要性,而不是仅仅将实验课看做理论课的附属[10]。

3电子学实验教学改革实践效果

在实验教学改革的过程,我们明确教学思路,秉承着实验的一个重要特点“动手、观察、思考、感悟、发现”。不段提高电子学实验教学的质量,取得了明显成效。通过实验教学可以帮助学生巩固和加深理解所学的原理知识(表1所示为(2005级~2008级)生物医学工程本科电子技术学理论课程考试成绩统计表),同时,开阔了学生的视野、增强了学生的兴趣、提高了学生的动手能力和科研能力,学生从事电子学技术应用研究的兴趣有了空前的提高,学生科技活动也空前活跃。生物医学工程本科专业学生在山东省第五届~第八届大学生机电产品创新设计竞赛和第十二届“挑战杯”山东省大学生课外学术科技作品竞赛中取得了优异的成绩,多次荣获一等奖[11]。

4结束语

通过改革生物医学工程专业传统的电子学实验教学模式,逐步把培养学生的创新能力和实践能力放在实验教学的首位。以优化专业知识结构、提高学生综合素质为前提修订实验教学计划和方案,调整实验教学组织结构;形成研究型、综合型的教学体系和培养模式;改变了传统实验教学封闭的、被动的、单一性的以教师为主体的实验教学方式,真正提高了学生独立分析问题和解决问题的能力,实验效果得到了学生的一致认可。

电子学论文:有机电子学中的非平衡输运问题

摘 要：ssh模型结合非平衡格林函数方法可以用来研究有机半导体自旋器件中自旋相关的电荷输运。本文用能级交叉解释了有机电子装置中偏压导致绝缘体-金属相变，理论研究也再现了一系列的实验现象。

关键词：有机电子学 ssh 非平衡输运问题

一、引言

近几年对有机纳米结构中的非平衡输运的理论研究已迅速发展起来，特别是将非平衡格林函数（negf）方法同密度泛函理论（dft）相结合的dft+negf方法从物理和化学的角度解释了很多实验现象。但是该方法对负微分电阻和双稳态导电开关效应的解释一直未能令人满意，究其根源来自于dft只能给出系统基态的性质，而这两种实验现象则和系统的激发态相关。基于这一思想，研究负微分电阻和双稳态导电开关效应等新现象可以采用能够很好描述有机体系元激发性质的su-schrieffer-heeger（ssh）模型同negf结合的计算方法（ssh+negf）。计算结果合理地解释了相关的实验现象，并在一定程度上预言了有机自旋电子学可能的新物理现象，主要包括：（1）偏压在有机形成的强电场会使有机体系的价带顶同导带底交叠，从而诱导绝缘态-金属态的相变，使得派尔斯相消失；（2）负微分电阻和双稳态导电开关效应都同非平衡极化子密切相关，前者来自于自掺杂极化子的湮灭，后者则来自于偏压导致的非平衡极化子的产生，负微分电阻效应更可以增强有机自旋阀结构的巨磁阻效应。

二、有机电子学中的非平衡输运问题

1、有机电子学中偏压导致的绝缘体——金属相变

负微分电阻和双稳态导电（cs）开关的发现，使得利用单个分子作为电器开关的分子电子学迅速发展起来。作为下一代可实用技术，分子电子学器件应呈现大的开关比（>50:1），且应是分子的内禀性质并具有可控性。人们为探讨导电开关机制提出了一系列模型，如：构形变化、电荷效应和极化子模型。然而，这些均不能很好解释实验中所观察到的分子开关中大的内禀开关比。下面为另一种可能的机制，导电开关中大的内禀开关比用偏压导致的派尔斯相消失以及能级交叉来控制。

大多数分子器件都采用短链 -共轭有机分子作为散射区材料，并制成“金属——分子——金属”三明治结构。链式纳米尺度的有机分子属于有机半导体（oses）。有机半导体的主要特性表现为派尔斯不稳定性，即电子——声子（e——ph）强相互作用导致单双链交替，并在较高已占分子轨道（homo）与低未占分子轨道（lumo）之间形成一个相对较大的能隙。无论散射区是由自下而上的单层自组装技术还是自上而下的光刻技术制成，派尔斯不稳定性很大程度上限制碳原子的 电子，并使得有机半导体电导率较低。显然，非局域的电子将有助于提高有机半导体的导电性。要产生这种电子，一种方法是使非线性激发（孤子或极化子）作为电荷载流子，另一种方法是直接消除派尔斯相。升高温度可能会使得派尔斯相消除，从而导致绝缘体——金属转变。

利用时间——偏压映射方法，可计算得到时金属/有机半导体/金属系统中扫描偏压与电流的关系（图1）。图中可清楚的看到滞后的导电开关性质。体系中有机半导体层选取40个格点，长度大约为5nm，这与实验材料尺寸一致。图1中包括了实验中所观测的特性：（1）一个明显的双稳开/关态，分别对应于开关比大于20：1的低/高电阻态；（2）电压为 (~4.5 v)时，局域电流出现较大值 ，且电流与有机半导体的尺寸和金属——有机半导体耦合大小呈非线性关系（从几纳安到几微安）；（3）开启电压 (~3.7 v)处为高电流（开关通）的状态；（4）加入正向或反向偏压可得到重复开关和读数。图1中的插图为开启电压 与有机半导体链长 的非线性关系，这证明结果在不同尺寸的有机电子学器件中具有一般性。

图1. 有机半导体链长 、线性扫描偏压比为 且 时金属/有机半导体/金属电子模型的扫描偏压与磁滞电流的关系

2、有机自旋阀系统中电荷转移极化子诱导的负微分电阻

在传统半导体二极管以及有机半导体（ose）纳米结构中负微分电阻（ndr）的发现打开了器件物理学的新篇章。受有机负微分电阻潜在应用的驱使，已研制成各种有机半导体电子器件并做了大量实验。一些可能的机制，如异质结构中带间隧穿或共振隧穿已被提出，但有机负微分电阻的物理机制仍然是一个理论的挑战。有机负微分电阻不仅由于'电极/有机半导体/电极'结构中的电荷转移，还由于有机半导体结构电子——声子强耦合作用诱导的极化子。

总之，ssh模型结合非平衡格林函数方法可以用来研究有机半导体自旋器件中自旋相关的电荷输运。本文用能级交叉解释了有机电子装置中偏压导致绝缘体——金属相变，理论研究也再现了一系列的实验现象，如 相变；用磁滞负微分电阻行为解释了电荷收集和释放过程，在一定意义上电荷输运极化子态的形成和湮没是相当的。

电子学论文:建构主义学习理论的电工电子学教学实践

论文关键词：建构主义电工电子学教学应用

论文摘要：为了更好的调动学生学习的主动性、积极性、创造性，更好的培养学生适应社会的能力，尝试将建构主义学习理论应用到电工电子学的教学当中。从建构主义学习理论四大要素“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”人手，通过实例介绍建构主义学习理论在具体教学中的应用及效果。

大学教育不仅是为学生走向社会做一个知识的铺垫，更重要的是要培养学生的一种团体意识、探索意识、创新意识及实践意识。传统的灌输式的教育模式培养的学生习惯被动的接受和安排，往往适应不了竞争激烈、快速发展的社会。如何找到学校教育与社会实际工作的切人点是长期困扰笔者的一个问题。后来了解到建构主义理论的思想恰好符合当今社会对学校培养人才的要求L1]，于是渐渐尝试将该理论纳人到河北科技师范学院的电工电子学教学中去，取得了良好的教学效果。

1建构主义的一般阐述

1．1建构主义的由来

建构主义(constructivism)也译作结构主义，是由瑞士学者让·皮亚杰(J．Piaget)最早提出来的，是认知学习理论的一个重要分支，随着心理学家对人类学习过程认知规律研究的不断深入，近年来在西方逐渐流行。

1．2建构主义理论关于学习的含义

建构主义改变了传统的“反映论”，提出了崭新的“建构论”，在知识的性与相对性、结构性与非结构性、概括性与具体性之间，它更偏向于后者。建构主义学习理论不是一种简单的学习策略，而是一种全新的学习哲学，它以更多地关注学生、更多地注重交流、更强调课堂的研究活动和小组互动为特征，挑战了传统基于“菜单式”和盲目追求效率的学校教育，并成为2l世纪教育改革的主流理论L2]。建构主义认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。由于学习是在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人的帮助即通过人际间的协作活动而实现的意义建构过程，因此建构主义学习理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素。

1．3建构主义理论关于学习的方法

建构主义认为，在知识建构过程中，整体性知识比零散性知识更重要，它批评传统教学中“自下而上”的教学设计，认为这是导致学习过于简化、脱离现实的原因之一。建构主义提出了与之相反的“自上而下”的教学设计：首先，教师提出整体性学习任务，以与生活经验相关的真实问题呈现；其次，让学生尝试将整体任务分解成各级子任务；再次，学生单独或通过小组讨论，探索完成这些任务的知识技能，最终使问题得以解决。教师在此过程中以合作者、帮助者和辅导者的身份呈现问题，与学生一起探讨，提供理解和解决问题的知识及策略。教师要成为学生建构意义的帮助者，就要求教师在教学过程中从以下几个方面发挥指导作用(图1)：①激发学生的学习兴趣，帮助学生形成学习动机。②通过创设符合教学内容要求的情境和提示新旧知识之间联系的线索，帮助学生建构当前所学知识的意义。③为了使意义建构更有效，教师应在可能的条件下组织协作学习(开展讨论与交流)，并对协作学习过程进行引导使之朝有利于意义建构的方向发展。

2河北科技师范学院电工电子学教学现状

电工电子学是非电类理工专业的一门重要专业基础课，河北科技师范学院机电系的机械制造及其自动化专业、农机专业，教育系的教育技术专业，都要开设这门课程，这门课程是电路、模拟电路、数字电路和电机电器4门课程的简化和浓缩，涉及面广，而且难度较大。随着近几年高校的扩招，河北科技师范学院学生的基础知识相对薄弱，而且有一部分是招收的对口升学的学生，高中阶段没有学过物理，这就给老师的教学和学生的学习带来了双重困难。一般存在以下几个问题：①由于课程体系和课程内容相对陈旧，大多数学生动手能力、创新意识和创新能力不强，综合素质不高，适应形势发展的能力较差。

②先进的计算机软件、硬件的开发和设计电路的EDA等还没有引入教学。③教学方法仍然是被动式的多，“满堂灌”的多，考试方法不能和综合的考核学生的能力。④对学生缺乏工程训练，实践设备和方法落后。

这些问题的存在导致教学效果的不显著。其最直接的体现就是学生的毕业设计。毕业设计是对大学4年所学知识的综合应用，几乎所有机电类的设计离不开电工学知识，而大多数学生存在概念模糊，无系统理论知识，不会选配元器件等问题。同时通过毕业生就业后的反馈信息来看，学生虽然在校学过电工学课程，但他们不会接日光灯电路、不会换保险丝、不会检查简单的或民用的供电线路、不会检查电动机故障、看不懂生产设备的电气控制原理图等，即理论与实践脱节。

3建构主义在电工电子教学中的具体应用

从建构主义学习理论四大要素“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”入手，通过一些实例介绍建构主义学习理论在具体教学中的应用(图1)。

3．1激发学生的学习兴趣帮助学生形成学习动机

兴趣是提高知识建构的催化剂。学生感兴趣的是他周围世界对电工电子技术的应用及毕业后他是否能用于工作中，因此要求教师结合其专业特点积极扑捉，从实际生活和学生本身的专业发展来逐步渗透，激发学生的学习兴趣和探索欲望。比如从机械类的数控技术、汽车发动机的电喷技术、电动汽车及智能建筑、环境保护设备的研发等新的应用领域，又比如身边的一些实例，如智力竞赛中的抢答器、楼道中的电灯延时开关、音响的功放器等。

3．2创设多样化情境。实现情境教学

首先，应选择真实性的任务，避免学习那些脱离现实、过于抽象简化的内容；其次，教师要设计学习情境使之与现实问题相类似，以提高学生解决现实问题能力为目标[2]。在电工电子教学中，根据每一部分内容的实际情况创设多样化情境有利于调动学生的多种感官去探索和解决问题。创设不同侧面、不同角度表征知识的多样化情境将为学生的探索提供多种路径，促进知识的迁移。

．2．1选择真实情境实例一：整流滤波稳压电路，以计算机上的指示灯或以VCD、DVD等指示灯所需电源为教学情境。实例二：三相异步电动机的构造，通过拆开的实物进行讲解，通过观察其外壳的铭牌完成对各个参数的理解。

3．2．2创设问题情境例如学生在做负反馈放大电路实验时测量完基本放大电路的电压增益后再连接负反馈网络来验证接入负反馈会使电压增益降低这一结论时，往往会由于反馈过深而出现振荡现象。针对这一问题要求学生利用课余时间查找资料，找出原因和解决的办法。然后可到实验室亲自调试。结果效果非常好，加深了学生对反馈和振荡的理解。

3．2．3创设直观情境及虚拟情境例如积极运用幻灯片、录像、多媒体等先进教学设施。而使用多媒体教学的较大感受就是运用FLASH动画制作的内容，它能将书本中较为抽象的理论转化成动画的形式表现出来。而这抽象的知识是在黑板上难以实现的。这种动画制作直观好看，提高了学生的兴奋度，效果很好。又例如在验证性实验基础上进行一些开发性实验。由于实验室设备的局限性，可以通过虚拟仿真进行。这一部分针对学有余力的同学。让他们自学一些虚拟仿真软件，比如Matlab、OrCADPspice、Protel等，一些学生的兴趣相当浓厚。

3．3营造协作学习的环境。培养合作精神

在学习过程中要加强教师一学生、学生一学生之间的合作、沟通与讨论，使学生获得对同一事物更丰富、更的理解。例如学完集成运算放大器后，将学生分成几组，到电子市场上了解常用的集成运算放大器的型号、价格及应用。再根据各小组的报告，由教师指导，通过小组间相互补充学习，资源共享，达到建构知识的最终目的。又比如在整个教学环节加强教师与学生之间的联系，学生经常发E-mail到教师的信箱，讨论学习、生活等各方面的困惑。同时向同学征询教学的意见及建议(书面形式)，并把有一定思想和独到见解的内容选出来，激发学生的表现欲望和参与欲望，同时也培养学生对问题的独立思考能力。

3．4引导学生建构相关的知识结构网络。提高学习质量

教学实践表明，对某一主题知识结构网络的建构，有助于学生自主发现知识内在的规律性，有助于对概念的多侧面的理解，有助于抓住新旧知识的连接点，找出新知识的生长点，激发学习兴趣。例如：在学习完半导体二极管和三极管后，可以提出问题：你所知道的放大电路有哪些?你认为放大电路应由什么构成?元器件你又根据什么选取?一个放大电路你要考虑哪些影响它的因素?要求学生用一周的时间查资料来完成并写成书面报告。本部分告一段落后让学生再写一些心得体会并自己设计一些简单放大电路。又比如：集成功率放大器的电路，有很多电容元件，所选取的电容值各不相同，为什么这样选取，它们具有的功能有何不同?将前后知识有机结合，完成对电容的理解与应用。

4建构主义对教师的要求

经过一段时间的尝试与实践，感到该理论运用于教学中对教师本身的素养提出了更高的要求。过去教师是一个单向控制的知识传递者，它只需对所授内容精通，运用的语言表达，最多再辅以一定的直观教学，即可较好的完成教学任务。但现在作为意义建构的合作者，教师不仅要精通所授内容，还必须熟悉与建构主义理论相配套的教学策略和方法【3]。比如，如何选择符合教学内容有贴近生活现实的真实性任务，如何设计具体的教学情境，如何在意义建构过程中与学生共同探讨和适时交流等等。

许多教师基本是从大学校门到大学校门，缺乏与实践的结合。同时，河北科技师范学院教师机电类的横向科研相对薄弱，纸上谈兵居多。因此需要深入社会，了解电工电子技术在市场的应用状况，了解社会对电类人才的需要，了解毕业生的各种反馈信息，同时参加一些学术研讨活动，因此也需要学院在此方面予以重视。

电子学论文:电工电子学的教学改革研讨

根据各专业工程教育专业认证的要求不同来制定不同的教学大纲。以建环专业为例，同学们以后要考取注册公用设备工程师（暖通空调），那么我们就把执业资格考试基础考试大纲做为教学大纲的基本内容。大纲如下：①电场与磁场：库仑定律、高斯定理、环路定律、电磁感应定律；②直流电路：电路基本元件、欧姆定律、基尔霍夫定律、叠加原理、戴维南定理；③正弦交流电路：正弦量三要素、有效值、复阻抗、单相和三相电路计算、功率及功率因数、串联与并联谐振、安全用电常识；④RC和RL电路暂态过程。三要素分析法：⑤变压器与电动机：变压器的电压、电流和阻抗变换、三相异步电动机的使用、常用继电———接触器控制电路；⑥二级管及整流、滤波、稳压电路；⑦三级管及单管放大电路；⑧运算放大器。理想运放组成的比例，加、减和积分运算电路；⑨门电路和触发器。基本门电路RS、D、JK触发器，同样，对于计算机专业和网络专业，根据以后的工程教育专业认证的要求不同，来量身定做不同的教学大纲，在此不一一列举。

面向工程教育，形成一套行之有效的教学方法

1.面向工程教育，树立正确的学习观念。人类对工程的质量和功能的要求是不断改变的，知识是不停发展的。因此，知识的不断更新是对工程从业人员的基本要求，要树立终身学习观念，才能跟得上时代的发展，满足工程发展的要求。十几年前的建筑功能单一，中小型建筑根本就没有电梯、空调以及通讯网络系统，而现代建筑正朝着智能建筑、节能建筑、绿色环保建筑的方向发展。这就要求同学们在大学时代就要关注行业动态，不断学习新知识。而计算机和网络专业的同学们更应如此，因为这更是快速发展的行业。

2.面向工程教育，充分激发学生的学习兴趣。“兴趣是好的老师”，“从事自己感兴趣的职业是一个人一生较大的幸福”。这是我经常给学生们说的话。要让学生积极地学、高高兴兴地学，而不是只为了学分、为了毕业证学。在及时堂课上，就把本门课程和以后从事的职业联系起来，从而让学生充分认识到课程的重要性，激发学生的学习兴趣。建环专业主要从事暖通空调的设计、施工，就曾经有部分同学认为本门课程与专业关联不大，那么要让学生明白暖通空调设备的电源以及控制都离不开电工电子学的内容，各专业之间要相互配合，特别是与电气专业方面的配合。这样学生对课程意义清楚了，学习兴趣自然也就培养起来了，学生就会主动发现问题，进行有益的探索甚至创新。当然，要做到这样对教师要求较高，必须有相应的专业背景，并且掌握近期的专业发展动态。

3.面向工程教育，培养学生科学学习、自主学习的能力。学生是教学活动的主体，教学过程中要充分发挥学生的主观能动性，必须克服满堂灌的现象，教师在教学活动中要进行启发、引导，要教给学生分析问题的方法，培养学生获取知识以及解决问题的能力。必须采用计算机辅助教学等先进的教学手段。这样至少有两大好处：一是解决内容多课时少的矛盾，提高教、学效率；二是让学生学会自主学习的能力，让学生学会使用先进的工程软件、网络等。

4.面向工程教育，培养学生的工程规范意识。工程规范是设计师应该遵守的法律。“科学家讲理，工程师守法”，这个“法”就是工程规范。在学习的过程中，给学生灌输一些工程规范的概念，引导学生学习应用规范，为以后的工作树立起正确的规范意识。

5.面向工程教育，用多种方式的实验、实践巩固理论。面向工程教育的核心是应用，让学生学到实用的知识是我们的目的。“从实践中来，到实践中去”是我们的认知规律，也是我们要践行的原则。从实践中来，就要让学生有多种多样的实践渠道。应当通过基础实验、第二课堂和工程参观、实践形成一个完整的训练体系。基础实验是配合课堂教学所进行的必要实验，是所有学生都必须经过的实践环节，是其他实践活动的基础。第二课堂是对于那些对电比较感兴趣的学生，可以让他们结合专业知识，在教师的指导下，在实习中搞些小发明、小制作或参与开发控制系统和新产品，也可结合自己专业与电专业同学联合参与“希望杯”“、挑战杯”等活动。工程实践是结合专业利用假期等较长空闲时间参与工程实习，使同学们对工程有更实际的认知和动手能力。

面向工程教育，形成完备的考试方法

在教学过程中可进行一两次测验，以随时发现问题，并且督促学生学习。而期末考试精选内容，考试题中有1/3是基本题，1/3是较难的题，还有1/3是综合应用的题。实行教考分离，检验教学效果。

本文探讨了面向工程教育的电工电子学课程教学，论述了电工电子学课程面向工程教育的意义，通过对教学大纲、教学方法、考试内容、考试方法等方面的教学探讨，使学生能够符合工程教育专业认证的要求，符合社会对工程人才的要求，为学生的工程职业生涯打下坚实的基础。社会在发展，技术在进步，工程要求不断变化，工程教育专业认证在国内才刚刚开始，所以课程教学探讨还有很长的路要走。（本文作者：张传洋 单位：山东农业大学机械电子工程学院）

电子学论文:上下联动,助推中小学电子学籍管理行稳致远

2013年8月，教育部印发《中小学生学籍管理办法》，要求“学生学籍管理采用信息化方式，实行分级负责、省级统筹、属地管理、学校实施的管理体制”。目前，我国已建成全国联网的中小学生学籍信息管理系统，标志着中小学学籍管理工作迈入信息化时代。然而笔者通过调研发现，目前我国中小学学籍管理信息化工作与现实需求还存在差距，亟须改进与突破。

一、现状描述：学籍管理员专业化水平及工作保障机制亟待加强

笔者以广东、四川、山西、西藏等22个省（自治区、直辖市）的中小学学籍管理员为调查对象，采用在线问卷调查的方式，通过随机抽样，共计发放调查问卷700份，回收有效问卷634份，有效率达90.57%；其中男性408人，占被调查人数的64.35%，女性226人，占被调查人数的35.65%。在内容方面，问卷主要涉及以下问题：本人是否为专职管理员，参加电子学籍管理培训的次数，对电子学籍相关政策的了解程度，所在学校对于电子学籍管理是否有相关监督激励机制等。同时，笔者又采用深度访谈的方式。对来自不同省份的10名被访者分别进行了访谈。通过定量与定性相结合的研究方法。笔者基本摸清了当前我国中小学学籍管理信息化的现状与问题。

1.兼职学籍管理员人数过半，近八成认为工作量大

在关于“您是否为专职学籍管理员”的问卷调查中，有377人回答“不是”（占被调查人数的59.46%）：有25了人回答“是”（占40.54%）。在被问及对工作量的看法时，有263人认为工作量很大（占被调查人数的41.48%），有240人认为工作量较大（占37.85%），有129人认为工作量一般（占20.35%），仅有2人认为工作量较小（占0.32%）。

2.不同地域学籍管理员信息技术水平存在差异

笔者通过对来自不同地区的学籍管理员进行深度访谈，了解到不同地区的学籍管理员信息技术水平有高有低。例如：来自西藏某地的×老师说，“在学生学籍注册这一环节，以前都是手写完成，现在都需要通过Excel将学生信息导入学籍信息管理系统，但是我不会使用Excel。”来自湖北某地的Z老师说，“我快退休了，学校安排我负责学籍管理工作，但我对电脑操作一窍不通。”相比之下，发达地区的学籍管理员信息技术水平普遍较高，如来自广东深圳的L老师说，“我是计算机专业毕业的硕士研究生，从专业角度来讲，我觉得学籍信息管理系统在功能设计上还有待完善。”

3.学籍管理员政策认知水平普遍待提高

通过将调查问卷中“作为学籍管理员，您工作了多久”和“您了解电子学籍管理的相关政策吗”两个问题的交叉分析可以得知：从事学籍管理工作三个月以下的学籍管理员不了解相关政策的占63.64%，从事学籍管理工作六个月到一年的学籍管理员不了解相关政策的占52.50%，从事学籍管理工作两年以上的学籍管理员不了解相关政策的有18.53%。由此可见，随着工作时间的延长，中小学学籍管理员对相关政策的了解程度相对较好，但绝大部分工作时间较短的人员对相关政策了解不够。

4.工作保障机制普遍缺乏，超九成学校无激励措施

在关于“学校电子学籍管理工作有无相关监督问责机制”的调查中，有390人选择“有”，占被调查人数的61.51%；有244人选择“没有”，占被调查人数的38.49%。在关于“学校电子学籍管理工作是否有相关激励机制”的调查中，有581人选择“没有”（占91.64%）：仅有53人选择“有”（占8.36%）。由此可见，中小学学籍管理信息化工作的相关监督、激励机制还有待完善，尤其是激励机制存在严重缺失。

二、原因探析：认识缺位、编制紧缺、专业建设不足

中小学学籍管理信息化工作之所以出现上述问题。归纳起来有以下几方面原因。

1.相关部门认识不足、培训缺位

据了解，部分教育行政部门或学校领导对学籍管理工作的认识还停留在以前的纸质化管理阶段，未能深入了解学籍管理信息化的新形势和新要求，因此才会选用信息技术水平不高的人员从事学籍管理工作，也未能及时建立健全相关保障机制。同时对学籍管理员的培训也不够及时，尤其是新入职的学籍管理员，岗前培训不到位或者根本没有接受过任何培训就直接上岗，导致其对政策把握不够，对学籍信息管理系统操作不够熟练。

2.人员编制紧缺、分工不明

一些学校由于人事编制的原因，不得不让科任教师兼任学籍管理员，因此导致人员分工不明、工作量大的问题出现，类似问题在一些县市（区）教育局也普遍存在。例如：A县教育局学籍管理员曾谈到，“我们单位工作人员年龄普遍较大，不太会用电脑，我对电脑稍微熟悉点，所以就负责电子学籍管理工作。但我也有自己的岗位职责，只有利用业余时间管理学籍，一遇到其他单位（如公安局、民政局等）要特定学生的数据，真的忙得晕头转向。”

3.学籍管理员欠缺主动性、积极性

笔者在调研中了解到，一些学籍管理员自身对学籍管理工作的重要性也认识不足，未能及时学习、领会相关文件精神，这也是造成学籍管理员政策水平偏低的主要原因。例如：A学校学籍管理员对学籍管理工作态度不够积极主动，曾说过：“领导不重视学籍管理工作，我重视了又有什么用，付出了又得不到回报。”

三、对策建议：转变观念，完善机制，加强培训

1.提高工作认识，明确定岗定编

其一，教育行政部门及学校主管领导应提高对学籍管理工作的重视程度，并通过各种媒体进行工作宣传。如宁夏回族自治区教育厅利用宁夏教育门户网开设了中小学学籍管理专栏以及“宁夏教育”微信平台。及时通报相关政策和进展情况。

其二，教育行政部门和学校应结合实际，明确学籍管理人员的岗位职责，定岗定编，保障人员的稳定，同时选择经验丰富、业务和技术水平高的人员承担学籍管理工作。如河北省成立了全省学籍信息管理系统联合工作组，由省教育厅厅长担任组长，成员包括多部门负责同志和有关人员；学校也选派业务能力强、计算机应用水平较高的教师担当学籍管理员。

2.完善工作机制，强化激励考核

其一。要建立合理的工作激励机制。教育行政部门及学校领导应充分考虑学籍管理人员的利益诉求和发展需要，通过完善相关激励机制调动学籍管理T的工作积极性，使其产生归属感和认同感。其二，要建立科学的考核评价标准。相关部门可借此加强对学籍管理员的工作监督和检查，发现其工作问题，提升其工作水平。例如：贵州省建立了中小学学籍信息管理系统量化考评制度、责任追究机制、巡查督办机制等，同时省教育厅每年借助开学检查、专项督导等手段不定期对各学校学籍管理情况进行抽查。

3.加强培训交流，提升业务水平

教育行政部门及学校应积极创造条件，通过多种形式对学籍管理员开展入职及在职培训。例如：重庆市教委定期开展学籍管理员队伍的培训，并邀请专家进行授课答疑，同时建立学籍管理员交流群，学员在群里学习有关政策文件，相互探讨工作经验，大大提高了自身的认识及管理水平。

电子学论文:在医学电子学课程中的形成性评价现状分析

摘 要：医学电子学课程的教学评价是社会关注的热门话题，终结性的评价方式无法真实反映学生的具体学习状态，也无法与以能力培养为目的的医学教育模式相契合。为此，要关注和重视医学电子课程教学中的形成性评价，通过适当的诊断教育活动和策略，分析医学电子课程教学现状中存在的问题，获取医学电子学课程中的信息反馈，从而更好地提升医学生的自主学习能力和终身学习能力。

关键词：医学 电子学课程 形成性评价 现状

前言

我国的医学电子学课程教学要关注学生的自我学习和发展，依循以人为本的思想和理念，以提升医学教学质量为生命线，结合学校的具体校情，建构具有医学院校特色的教学质量和监控体系，转变原有的终结性评价的方式，开展具有激励和导向功能的形成性评价、发展性评价，通过教学反思，更好地促进教师的专业成长，关注医学电子学课程中的形成性评价现状，分析其中存在的问题，从而实现教学实践的改进和完善。

一、形成性评价的核心理念分析

在我国教学改革深入实施的过程中，倡导学习者的自主学习能力，注重素质教育，这也是新的教学改革的方向和全新的教学思维理念。在医学电子学课程的教学领域之中，要转变终结性评价的方式，采用形成性评价，充分重视和关注评价的过程，教师和学生能够在同一体系之中积极主动地参与，通过评价信息的反馈，实现对教学活动的调节和改善，以更好地提升医学电子学课程的教学水平和质量。在充分利用形成性评价的过程中，利用教学评价的结论提出对教学过程的诊断性意见和建议，使教学过程的评估体系不断完善和优化。

二、医学电子学课程的教学评价的现状及其问题

医学电子学课程由质量监控科负责对课堂教学评价的管理事宜，拟定教学评价办法并落实，可以采用学生评教、教师互评、教学督导评教等方式，实现对医学电子学课程的教学评价。对于教师的评价则主要涵括平时考勤、课堂提问和讨论、实验设计考评、基本技能操作测试及单元小测试考评、期末考试评价等。另外，学生的自评和互评主要涵括课前预习、课堂学习表现等评价。然而，在医学电子学课程的教学评价中还存在如下问题：

1.评价主体相对单一

医学电子学课程教学评价的主体是以学生评价为主、督导组专家评价为辅，并在学期结束的时间作为教学评价时间，并以评价量表的内容作为评价打分的依据，这种教学评价方式相对单一。

2.教学评价的信度较低

在医学电子学课程的教学评价之中，医学电子学课程的课堂教学评价主要是由教务处实现对教学及学生的评价，学生对于评价指标体系内容、目的并不清晰，处于被动参与的地位和现象，这就使医学电子学课程的教学评价的信度较低。

3.评价结果分析不当

在医学电子学课程之中，教学评价的结果通常是作为教师教学奖励和分等的参考，并没有充分体现出教师教学真实的质量水平，这就使教师对评价指标、评价结果分析产生认同，无法形成教学的积极性和主动性。

三、医学电子学课程的形成性评价提升路径分析

1.完善医学电子学课程形成性评价指标体系

为了达到的医学电子学课程形成性评价效果，需要先完善医学电子学课程的形成性评价指标体系，要在专家、教师、学生主动参与、集中讨论的条件下，建构医学电子类课程的形成性评价指标体系架构，进行评价指标体系的合理分级和分层，使形成性评价指标体系具有可行性和可操作性，形成《医学电子学课程形成性课堂教学评价表》、《医学电子学课程教师教学反思汇报表》，对教师进行四个维度的教学评价，具体来说，一级指标内容为：职业素养、教学准备、教学过程、教学效果。二级指标分别为：（1）职业素养的二级指标包括教师仪表、教学纪律。（2）教学准备的二级指标包括制定教学计划、准备教学资料。（3）教学过程的二级指标包括教学态度、教学内容、教学手段与方法、教学进度、课堂氛围、课后辅导、课程考试。（4）教学效果的二级指标包括有学生理解度、学生的学习态度、学生创造性。同时，还要注重评价结果的合理性和保密性。

2.强化教师教学的激励

医学电子学课程之中的形成性评价，并非以证明为最终目标，而是以改进和优化为目标，要通过医学电子学课程教学的形成性评价，强化对教师教学的激励和导向，突显出医学电子学课程教学内容的特性。并在因材施评的形成性评价过程中，可以根据学生具体情况的不同，进行针对性的教学，教师要具有较强的观察能力、分析能力及组织能力，根据不同层次学生的特点，进行合理的知识性教学。

3.促进教师的自我反思和提升

在医学电子学课程的形成性评价之中，要强调评价主体的多元化和教师、学生的主体性，采用自我分析或自我反思的方法，记载教学工作进程，更好地促进教师的自我反思和自我教学能力的提升。同时，还可以将电子学习档案袋引入到对学生的形成性评价之中，将学生的作业资料、反馈资料、自评及互评资料、反思资料存入到电子学习档案之中，得到全程、多方位的评价，更好地培养共同学习和研究的习惯。

4.实现多元化、多形式、分阶段的形成性评价

在医学电子学课程的形成性评价过程中，还要对学生的学习态度、方法、实践技能、创造性思维等进行评价，要包涵多样化的考核内容，如：考勤、课堂提问、课堂测验、课外作业、实验报告、实验操作等，较好地考察和检测学生的阶段性学习成果，更好地培养学生发现问题、解决问题、自主学习的能力，提升学生在学习过程中的团队协同精神和能力。

四、结束语

综上所述，医学电子学课程之中的形成性评价是一种新型的评价理念和方式，它是在多元主体积极参与的条件下实施的，对教师和学生的课程学习状况进行合理、的评价，实现阶段性、多元化的评价和考核，及时反馈，形成良性循环促进师生之间的良性互动和交流，激励教师的专业成长，提升学生的学习效率。

电子学论文:基于微电子学的无人机技术

摘 要随着电子信息技g发展，无人机技术已成为一种重要的信息技术手段，相较于有人机而言，无人机系统具有一定的“自主性”，能够在一定程度上实现系统的自主控制，强化系统的智能性，是无人机系统发展的重要方向。本文就对无人机系统自主控制技术研究现状进行分析，并展望无人机系统自主控制技术的未来趋势。本文研究了无人机技术的国内外研究现状，重点分析六轴飞行器研究领域当前的关键技术，包括无人机的研究与设计，并对无人机未来的发展进行了探讨。

【关键词】电子信息 无人机 六轴飞行器 研究与设计

1 前言

无人机首次出现在 1917 年，主要应用于防空导弹打靶、军事侦察、载弹远程打击，尤其美国“全球鹰”、“捕食者”、“沙漠鹰”等型号的无人机在海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战中在侦察和主动攻击中所取得的良好军事效果，使得世界各国首先在军事上开始重视无人机的研制与开发。我国无人机发展起步于 20 世纪 50 年代末，20 世纪 90 年代末，发展才得以提速，国内大学相继成立了无人机专门研究机构，西安爱生技术集团公司（西安无人机研究发展中心）成为国内一家主要的无人机研制生产厂商。它是航空工业总公司设在西北工业大学集科、工、贸一体化的现代化高科技企业，主要研制和生产系列化小型无人机系统，被国务院发展研究中心确认并入选“中华之最（1949-1995）”，是我国较大的无人飞机科研生产基地。随后，无人机的发展逐步扩展到民用市场，而在测绘行业的应用成为民用较大且发展较早的一个分支。中国测绘科学研究院于 2003 年完成并通过国土资源部验收的“UAVRS-II 型低空无人机遥感监测系统的研制”项目，实现了无人机遥控、半自主、自主三种控制方式，利用获取的影像制作了数字正射影像和线划图，开创了国内无人机应用于测绘领域的先河。

目前国际上对多轴飞行器研究与设计较为深入，后期经过大量实验及不断地调整和改进，合理的设计了六轴飞行器的整体结构。六轴飞行器的支架通过3D打印而整体打印出成品模型，飞控板和电机都固定在打印出的架子上，将六个电机呈六边形放置，使飞行器灵活并易于控制。电池利用扎带固定在飞行器下方，以保障飞行器的重心偏下，增加飞行的灵活性。遥控器通过铜柱将两个PCB板子连接起来，增加握持的手感，并且主要元件都放在两块PCB板中间，增加系统的安全性能前端引出无线通信模块天线，增加传输的功率与距离。

2 调试问题

系统的软件和硬件调节是一个漫长而复杂的过程，而且在调试过程中会不断遇到各种问题如电机坏掉、MOS管烧掉、连接突然断掉甚至在飞行过程中飞行器直接从空中衰落导致整个系统的崩溃。这些问题必须及时的解决，否则根本不能进行下一步的工作。虽然在调试过程中问题不断，但是整个制作过程累积的大量的宝贵的经验，在飞行器终于能飞的时候，会发现自己的这些努力是值得的。下面列出调试过程中的遇到的主要问题。

2.1 电机控制与驱动设置问题

动力系统是多轴飞行器的核心系统，因为整个系统的最终目的就是通过PWM波来控制电机的转速，保障动力系统的稳定是飞行器能运动的前提。在开始调试的时候，总出现电机不转的问题，通过不断的验证发现是电路MOS管选择错误，最终选择了P沟道增强型MOS管进行对电机的控制。在飞行过程中总会出现MOS管烧毁的情况，还有NRF24L01总是失联，最终发现是没有焊接保护电容导致，还有数字地和模拟的地信号没有分开。并且STM32的PWM控制需要较高的的频率，当频率较低时，可能会出现电机转速不均匀的情况，最终选择的电机频率为20KHz，能够保障系统流畅的运行。

2.2 飞行器的重量问题

在开始设计时由于没有考虑飞行的重量，导致飞行器根本飞不起来。之后更换飞行器支架，更换更大功率的电池，总体来说就是让飞行器的重量更轻，让飞行器电机的拉力更大。还有飞行器电机的垂直放置也是相当重要，当倾斜时，会有一部分的力是飞行器向某个方向飞行，并且这个力不容易抵消。

2.3 PID的参数整定问题

PID控制器直接控制的是飞行器的电机输出，直接影响六个电机的转速，控制飞行器的飞行姿态。因此合理的PID参数可以使飞行器更加平稳的飞行，所以说PID参数对飞行器的姿态确定至关重要。并且在飞行器的飞行过程中，可以通过PID的调整来实现不同的飞行效果如翻滚动作，以达到在各种控制环境下的稳定运行。PID参数中，P、I、D三个参数作用各不相同，在实际中，其输出的结果是相互影响的。为了保障飞行器的平稳飞行，需要多次对PID三个参数进行调节，保障系统对飞行姿态的快速响应以及在外界干扰到来时系统能够稳定的运行。

2.4 遥控器控制频率问题

在刚开始遥控飞行时，遥控器对飞行器的控制总是慢0.2秒左右，导致遥控器不能实时的控制飞行器的姿态，出现一些意外的碰撞等状况。调试遥控器的过程中发现，在主循环中加入了过多的程序，导致系统循环一次的时间过长，系统响应慢，传输数据的频率过低，整个系统反应过慢。解决办法是增大遥控器的频率，并减小主函数中循环的代码量，留下最基本的代码，保障整个系统的流畅运行。

3 结论

六轴飞行器是一种较为新型的飞行器，目前国内外的发展迅速，在各个领域中都起到了重要的作用，并且将来会发展到更广阔的空间。随着技术上的发展，多轴飞行器会向微型化、自动化方向发展，能够更好的结合实际，发展到各个领域。本课题研究比较了许多国内外的产品，并通过比较，结合其优点，弥补其不足，根据实际情况进行研发，最终完成了六轴给星期的设计。随着科学的发展，本文设计的六轴飞行器还可以得到更好的改进，随着时间的推移，会有更好的产品出现在人们的面前。

电子学论文:细化核电子学实验考核

摘要：实验教学是培养学生综合素质、创造能力、实践能力的重要途径。科学合理、公正有效的考核和成绩评定是提高实验教学质量的有效途径。近几年笔者对实验教学考核方式不断进行探索，通过细化实验教学的过程考核和质量考核，提高了学生对实验课程的重视程度，促进了学生实践动手及创新能力的提升，达到了良好的教学效果。

0 引言

核类专业的实验考核体系过去一直采用“最终成绩=预习报告+实验报告”的结构，一方面，导致了部分学生学习能动性不够，实验中只看不做当一个“观察员”或者机械的当“记录员”，不动脑和手[1-3]；另一方面，导致学生只重视实验报告而不重视实验过程和实验素质的提高，这样削弱了学生对实验的学习兴趣，不利于促进学生动手实践能力、创新能力的提高[4，5]。旧的实验考核体系已无法反映学生学习的真实水平，在一定程度上阻碍了实验教学质量的提高。

《核电子学实验》是一门应用性很强的专业基础实验课程，既是理论与实践相结合的教学课程，又是课堂理论知识的继续、补充和深化，可帮助学生巩固加深和补充课堂所学理论课程的内容。

为了使学生的成绩能够客观公正地反映学生对实验基本知识和操作技能的掌握程度，真实有效地评价学生的实验能力，激励学生学习的积极主动性，我们从细化实验教学过程管控和质量把控方面入手，采用平时实验成绩与期末实验操作考试成绩相结合的办法，最终成绩比例为：平时实验成绩占总成绩的70%，其中包括考勤、预习报告、实验操作技能以及实验报告；实验操作考试成绩占总成绩的30%。

通过持续的细化量化考核，提高了学生对实验课程的重视程度，提升了学生实践动手能力及创新能力，达到了良好的教学效果。

1 平时实验成绩的评定

1.1 考勤

学生若因某种原因不能按时上课，可以提前向任课实验教师请假，并选择其它时间进行实验。考核包括：不迟到、不早退，遵守实验室的各项规章制度，这部分考核成绩占到平时成绩的5%。

1.2 预习报告

为了让学生在实验课内能更好地掌握并完成实验项目，学生须在课前预习并提交预习报告。预习报告包括熟悉仪器操作规程、理解实验原理、了解实验主要内容、步骤及注意事项。

为了督促学生自觉地在实验前充分预习，提高实验课的教学效果和质量，教师在集中讲解时采用提问的方式，并将学生回答问题的情况记录下来作为考核成绩的一部分。预习报告（占8%）成绩与回答问题成绩（占7%）占平时成绩的15%。

1.3 实验操作

实验过程中主要从熟练程度、分析解决问题的能力、科学态度、习惯等方面进行考察。教师及助教在巡视过程中及时对以上各方面情况作出评价，给出成绩。实验操作这部分考核成绩占平时成绩的50%。

1.3.1 熟练程度考察

学生实验过程中，教师及助教来回巡视，并对学生的基本动手能力、实验内容理解能力、实验仪器的相互连接、仪器的使用是否正确、能否合理安排实验时间等方面的情况作出评价，给出成绩。

1.3.2 能力考察

对学生的观察能力、分析问题和解决实际问题的能力进行考核。

教师要求学生解答：

①实验过程中出现某一现象的原因；

②若某一条件的改变有可能出现的问题或现象；

③若实验结果与理论不相符，如何寻找原因、采用何种方法解决；

④实验误差的来源等等。

这样促进了学生对实验的重程度，提高了学生的积极性和主动性，提升了学生观察、分析、解决问题的能力和改革创新能力，进一步促进了实验教学质量的提高。

1.3.3 实事求是的科学态度考察

实验是培养学生尊重实验数据、实事求是的科学态度、养成良好的实验记录习惯的重要途径。每次实验项目结束后要求学生不要着急清理、关闭仪器，应先与同组的同学一起将实验原始数据、图表给任课教师进行检查。任课教师认真检查每组学生的实验数据并适当提出问题让学生当面回答，以便考查是否真正掌握。

电子学论文:当前微电子学与集成电路解析

摘 要 微电子学属于电子学的分支学科，以半导体为主要对象，形成微小型电路和系统等。而集成电路属于微型电子器件，将各类元件通过合理的布线方式，成为一个具备完整电路功能的结构。微电子学与集成电路直接关系到相关高新产业的发展和进步。展开对微电子学与集成电路的分析，旨在明确微电子学与集成电路的基本情况，推动微电子学与集成电路的有效应用，实现相关产业的创新和发展。

【关键词】微电子学 集成电路 半导体

微电子学与集成电路是现代信息技术的基础，各类高新行业在具体发展中，均会对微电子学和集成电路进行应用。其中，集成电路选择半导体镜片作为基片，并结合相关工艺，将电阻、电容等元件与基片连接，最终形成一个具备完整电路功能的系统或是电路。较比集成电路微电子学是在集成电路的基础上，研究半导体和集成电路的相关物理现象，并有效的对其进行应用，满足各类电子器件需求的效果。基于此，本文对当前微电子学与集成电路展开分析，具体内容如下。

1 微电子学与集成电路解读

微电子学是电子学的分支学科，主要致力于电子产品的微型化，达到提升电子产品应用便利和应用空间的目的。微电子学还属于一门综合性较强学科类型，具体的微电子研究中，会用到相关物理学、量子力学和材料工艺等知识。微电子学研究中，切实将集成电路纳入到研究体系中。此外，微电子学还对集成电子器件和集成超导器件等展开研究和解读。微电子学的发展目标是低能耗、高性能和高集成度等特点。

集成电路是通过相关电子元件的组合，形成一个具备相关功能的电路或系，并可以将集成电路视为微电子学之一。集成电路在实际的应用中具有体积小、成本低、能耗小等特点，满足诸多高新技术的基本需求。而且，随着集成电路的相关技术完善，集成电路逐渐成为人们生产生活中不可缺少的重要部分。

2 微电子发展状态与趋势分析

2.1 发展与现状

从晶体管的研发到微电子技术逐渐成熟经历漫长的演变史，由晶体管的研发以组件为基础的混合元件（锗集成电路）半导体场效应晶体管MOS电路微电子。这一发展过程中，电路涉及的内容逐渐增多，电路的设计和过程也更加复杂，电路制造成本也逐渐增高，单纯的人工设计逐渐不能满足电路的发展需求，并朝向信息化、高集成和高性能的发展方向。

现阶段，国内对微电子的发展创造了良好的发展空间，目前国内微电电子发展特点如下：

（1）微电子技术创新取得了具有突破性的进展，且逐渐形成具有较大规模的集成电路设计产业规模。对于集成电路的技术水平在0.8～1.5μm，部分尖端企业的技术水平可以达到0.13μm。

（2）微电子产业结构不断优化，随着技术的革新产业结构逐渐生成完整的产业链，上下游关系处理完善。

（3）产业规模不断扩大，更多企业参与到微电子学的研究和电路中，有效推动了微电子产业的发展，促使微电子技术得到了进一步的完善和发展。

2.2 发展趋势

微电子技术的发展中，将微电子技术与其他技术联合应用，可以衍生出更多新型电子器件，为推动学科完善提供帮助。另外微电子技术与其他产业结合，可以极大的拉动产业的发展，推动国内生产总值的增加。微电子芯片的发展遵循摩尔定律，其CAGR累计平均增长可以达到每年58%。

在未来一段时间内，微电子技术将按照提升集团系统的性能和性价比，如下为当前微电子的发展方向。

2.2.1 硅基互补金属氧化物半导体（CMOS）

CMOS电路将成为微电子的主流工艺，主要是借助MOS技术，完成对沟道程度的缩小，达到提升电路的集成度和速度的效果。运用CMOS电路，改善芯片的信号延迟、提升电路的稳定性，再改善电路生产成本，从而使得整个系统得到提升，具有极高研究和应用价值。可以将CMOS电路将成为未来一段时间的主要研究对象，且不断对CMOS电路进行缩小和优化，满足更多设备的需求。

2.2.2 集成电路是当前微电子技术的发展重点

微电子芯片是建立在的集成电路的基础上，所以微电子学的研究中，要重视对集成电路研究和分析。为了迎合信息系统的发展趋势，对于集成电路暴露出的延时、性等因素，需要及时的进行处理。在未来一段时间内对于集成电路的研究和转变势在必行。

2.2.3 微电子技术与其他技术结合

借助微电子技术与其他技术结合，可以衍生出诸多新型技术类型。当前与微电子技术结合的技术实例较多，积极为社会经济发展奠定基础。例如：微光机电系统和DNA生物芯片，微光机电系统是将微电子技术与光学理论、机械技术等结合，可以发挥三者的综合性能，可以实现光开关、扫描和成像等功能。DNA生物芯片是将微电子技术与生物技术相结合，能有效完成对DNA、RNA和蛋白质等的高通量快速分析。借助微电子技术与其他技术结合衍生的新技术，能够更为有效推动相关产业的发展，为经济发展奠定基础。

3 微电子技术的应用解读

微电子学与集成电路的研究不断深入，微电子技术逐渐的应用到人们的日常生活中，对于改变人们的生活品质具有积极的作用。且微电子技术逐渐成为一个国家科学技术水平和综合国力的指标。

在实际的微电子技术应用中，借助微电子技术和微加工技术可以完成对微机电系统的构建，在完成信息采集、处理、传递等功能的基础上，还可以自主或是被动的执行相关操作，具有极高的应用价值。对于DNA生物芯片可以用于生物学研究和相关医疗中，效果显著，对改善人类生活具有积极的作用和意义。

4 结束语

微电子学与集成电路均为信息技术的基础，其中微电子学中囊括集成电路。在对微电子学和集成电路的解析中，需要对集成电路和微电子技术展开综合解读，分析微电子技术的现状和发展趋势，再结合具体情况对微电子技术的当前应用展开解读，为微电子学与集成电路的创新和完善提供参考，进而推动微电子技术的发展，创造更大的产值，实现国家的持续健康发展。

作者简介

胥亦实（1994-），男，陕西省榆林市人。大学本科学历。现供职于吉林大学。主要研究方向为集成电路工程。

作者单位

吉林大学 吉林省L春市 130000

电子学论文:硅基光电子学与光电子器件应用

摘 要：本文介绍了光子晶体的概念，回顾了硅基光子学的发展历史，分析了其发展现状和面临问题。光电子器件以光子代替电子传递菲涅尔理论在《光电子学与光电器件实验》课中的应用 石墨烯光电子学 光电子器件设计\制模和模拟 光电子器件领域投资正当时 光电子器件行业发展趋势分析 研讨式教学方法在《光电子学》课程中的应用 自由空间光通信中光电子器件的现状分析 《光电子器件》双语课程中创新型人才培养的方法探究 光电子学课程设计教学的探索与实践 异质兼容集成半导体光电子器件与集成基元功能微结构体系 光电子技术的发展与应用 光电子学基础课程教学改革初探 硅光电子:IT产业新曙光 光电子技术教改探索 电子科学与技术专业的光电子材料与器件课程教学方法研究 科技部：“低成本光纤接入网关键光电子器件及装备研制”项目顺利通过验收 探讨光电子技术的发展与应用 电子科学与技术专业光电子实验室建设 光电子产业发展动态研究 2012年亚洲光电子会议在京举办 常见问题解答 当前所在位置：中国论文网 > 科技 > 硅基光电子学与光电子器件应用 硅基光电子学与光电子器件应用 杂志之家、写作服务和杂志订阅支持对公帐户付款！安全又！ document.write("作者： 王嘉翊")

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摘 要：本文介绍了光子晶体的概念，回顾了硅基光子学的发展历史，分析了其发展现状和面临问题。光电子器件以光子代替电子传递信息，因为光子的输运特性便具有热损小、功率损失低、占用体积小、传递信息速率高的特点，因而受到人们的广泛关注。要实现“全光子化”传递信息需要实现集成光回路。本文分析了用硅基光子器件集成光回路的可能性以及目前存在技术难点本文对展望了硅基光子学和光电子器件的应用前景。

关键词：光子晶体；硅基光电子学；集成光回路

1 光子晶体

光子在传播时，遇到周期排布的介电常数材料，将会产生布拉格散射，因而会产生光子能带与带隙，使光子晶体具有光半导体的性质[1-2]。目前来说，我们主要靠对于缺陷的引入来实现对光子的局域化控制。缺陷有两种基本形式：线缺陷和点缺陷。当引入线缺陷时，对于处在光子晶体禁带能量的光子，它不能逃逸进入周围的光子晶体当中，因而只能沿着线缺陷的确定路径传播。光子晶体波导对于光的传输性能强过传统的波导物质，例如光纤。光纤依靠全反射作用来实现光的传输，但在较大转弯角处由于不再满足全反射条件而会有光子逃逸。在微纳尺度上使用光子晶体波导的传输效率更高。光子晶体凭借它的特点，被广泛研究。例如一些应用于各个不同的光频段，有的看重更低的损耗、小限制的传播窗口，还有一些则具有特殊用途（减缓光速）。

自从光子晶体的概念被提出以来，它就和它的蕴含的巨大应用价值联系在一起。[3]它那特有光子带隙能够抑制物质的自发辐射，而这可以用于制作全反射镜。另外，我们在其中引入缺陷，可以制成缺陷模，而缺陷模可以用制作微腔、波导、光开关、甚至人们熟知的激光器和探测器等等。总之，集成光电子学是光子晶体主要的活跃范围，但是同时光子晶体在其他各个方面也有着重要的应用价值，它可以提高现今不断走进我们日常生活的发光二极管的工作效率。

2 硅基光电子学

由于硅基半导体集成电路在生产规模和成本方面具有明显的优势， 所以现阶段人们尝试用硅作为制作纳米级电子器件的主要材料，来缩减在Ⅲ-Ⅴ族元素中寻找材料制作具有相同目的的微纳光电子器件的成本，现阶段人们凭借已知的硅在1.3～1.5μm通信波段具有的低功耗的优势，并以此为基础，已经成功生产出大量的硅基微纳光电子器件，就比如说此类的耦合器、光波导器件等。虽然说现阶段硅基微纳光电子器件已经具有相当明显的优势，但为了它在具体应用的过程中保障够达到预期的应用效果，我们需要对其部分性能进行有效的优化。只要硅基微纳光电子器件在性能方面能够不断地优化、我们的技术能够不断完善，它的应用空间就会得到扩展。

在对硅光晶体的研究中，我们已经看到：在硅基材料中引入光子晶体可以明显的提高它的发光效率。凭借这我们可以预见：随着新型硅基高效发光材料研究的不断深入，新型制备技术如电注入泵浦方法的突破和光子晶体物理性质研究的深入，以及对于高效硅基材料的发光特性使用光子晶体的局域光效应加以控制，就很有可能提高硅基材料的l光增益，以此实现拥有低阈值的硅基激光器制备，进而可以在微电子芯片中利用光子替代电子作为载体来实现光耦合互联，消除电子传播发热的劣势，这样就可以突破电子瓶颈效应。[4]

3 集成光回路

和普通的信息处理相似，信息处理“全光子化”，就是指利用光来进行信息传递。它的概念包涵了光信号的发出、它的调节、对光信号的接收、对于信号的处理、信号的返回的整个过程。作为光信号的来源的有源发光器以光子晶体为基础，光信号又受到光子晶体制成的光开关调节和制约。光子晶体波导还能实现对于信号的传输与分流的作用，根据第二节提到线缺陷波导的传输优势，能够实现高效率低损耗，每个分路又要经波分复用器件下载，各个分路中的光信号在各自受到新的调制后，重新汇聚到干路， 回到接收装置。因为每一部分的各个部件在所用材料与大小上近乎一致，我们知道，传统光学器件的大小在厘米尺寸，微小的加工误差都会导致其工作频率的较大改变，因而产生光模式不匹配的问题，都会有较大的功率损耗，微型化的光子器件能避免这一问题。同时相同材质大小统一也方便光路一体化的实现。再加之与日益成熟的制备技术相适应，将会为全光路信息传递集成化铺就道路。

4 问题分析与展望

二十多年过去了，经过这些年的发展，光子晶体理论已经不断发展完善，我们也已经在其原理、设计取得了不断进步。二维光子晶体的制备相对容易，已有诸如反应离子刻蚀和深紫外曝光等成熟技术。相对来说，对于集成光路更重要的三维光子晶体制备技术目前还不成熟，已有一些方法但还不能大规模集成化应用，因此是关键发展方向。但是现有制备技术还是不，仍然有许多难题、核心关键有待克服。例如，二维晶体中的误差控制，由于我们使用的光子频率都在纳米量级，晶体中几何上的微小误差都会导致对调制频率的影响，进而影响发射接收以及模式匹配。而我们需要将制备技术的精度提升到亚纳米量级，才可以制备出高Q值的微腔，我们需要这样一个可行的、简便的方法。随着光子晶体各种特殊现象、性质在被不断发现，一些新的研究方向随之提出，或许一些新的性质会随着人们对于光子晶体的不断发掘而被发现。

在硅基有源器件方面：我们仍对于满足电泵浦、通信波段、产品化的硅基光源探寻不深，其中就包括拥有低阈值特性的III-V键合光源，十分稳定的、使用低电压驱动的锗激光器，还有以Er离子为基础的电泵硅激光器；我们仍需在调制器上努力以满足需求。锗探测器的暗电流制约其发展，为能够大规模量产，需新技术降低暗电流。

在硅基无源器件方面：问题之一就是硅基波导材料实现低损耗需要特殊工艺处理，因而无法实现大规模电路集成；其二为实现光栅的高耦合效率需要增加反射层，使得工艺更为复杂；这些器件的加工工艺急需简化，使其能用标准的CMOS工艺制备。在硅基光电集成方面：怎样将光纤和波导高效耦合是一个难题；因为硅基光电子器件的多样性，所以需要化为统一标准。另外加工平台成本较高。此外，硅的高热光系数使得其光学性能受温度影响，这一点是器件设计上的难题。封装也不容忽视。因此，为了硅基光电子集成投入量产，我们需要在材料、工艺、设计等方面进行研究。

展望未来它将帮助我们实现高速、低能耗的探测器设计；拥有低损耗的硅基激光器；十分高效的硅基光电子集成；高计算速率的光电接口；大能够投入量产的大规模集成设备。

5 结语

在科学研究兴盛的当下，人们对于生产生活的需要往往能带动一种新的科学技术的出现与发展，没有人们需求的推动新的学说只是空想。新兴生产技术的完善与发展也是需要科研工作者们坚持不懈的探索与尝试。光子晶体独特的性质备受关注，全世界的科研人员都对它抱有浓厚兴趣，最初的概念现今已经拿出了实体成果，我们可以看出对于它的研究人们走过的路程。在光子晶体的实用方面，我们以降低制作难度，减小制作成本，降低不确定性与不稳定性为目标，这也是为实现光学集成所必须做出的虽然这里仍有许多难题等待突破，但是我们仍在为之奋斗。