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電子學論文:成人教育電子學籍檔案管理論文

一、電子檔案的含義

電子檔案是指通過計算機磁盤等設備進行存儲，與紙質檔案相對應，相互關聯的通用電子圖像文件集合，通常以案卷為單位。電子檔案與傳統的紙質檔案有相同的本質:都是文件存在的一種方式、都具有物理實態的特征、都是形成者真實活動的記錄，有參考利用價值，需要存檔備查。但相比之下電子檔案在記錄方式上有許多獨特的特性:即電子檔案依賴于計算機軟、硬件和數據庫與網絡系統，其信息存儲量大大高于過去的各種信息介質。而且便于存放、方便快捷，極大地提高了工作效率，信息可以實現共享且不受地域的限制。

二、成人教育電子學籍檔案管理的作用

首先，計算機內存容量滿足大，可以滿足由于招生規模擴大而導致的學籍檔案數量迅速增加的需要。一臺配備電子檔案管理軟件的計算機就可以存儲歷年歷屆學生的學籍檔案，這樣就能夠安全高效地完成各級學生學籍檔案的日常管理。同時電子檔案管理通常情況下實行專人管理，檔案的保密性強，工作效率高。其次，由于電子檔案管理軟件具有搜索和查詢功能，管理人員可以隨時輸入查詢條件僅需幾分鐘甚至更短的時間就可以調取任何一個考生的信息。如果是傳統的紙質方式進行查詢往往需要數小時甚至更長時間才能找到，為管理人員節約了大量的時間和精力，既減少了檔案管理的成本，也大大提高了工作的效率。再次，利用計算機中某些軟件，可以對相關學籍信息進行分析處理，對每個學生的信息進行綜合處理，為學生加深對自身的了解、高校提高管理水平、用人單位找到更合適的員工和制定合理的用人計劃提供方便。

三、目前成人教育學籍電子檔案管理工作中存在的問題

1、成人電子檔案管理重視程度不夠。

一部分成教管理工作人員對學籍管理工作認識模糊，思想上只把成教當成普教的附屬品;還有少數分管成教工作的校領導和工作人員僅將它看成創收的渠道。這種思想導致許多軟件和硬件的配備都不能滿足電子檔案的管理需要，硬件設施不夠完善，不能按崗配備專門人才及檔案管理混亂等。

2、成人電子檔案管理仍然存在手段落后和模式陳舊現象。

雖然目前很多成人教育都采用了電子檔案管理方法，但實踐中還有許多高校的成人教育學籍電子檔案管理仍然采用的是傳統手工操作，沒有采用電子檔案管理，沒有配備專門的電子檔案管理軟件。有一些學校的學籍管理的常規性工作雖然也一部分使用了計算機，但也僅僅是采用單機操作，計算機的價值只是打印的工具而已。這些手段明顯落后于形勢，跟不上時展的需要，從而必然阻礙了工作效率的提高和成人教育事業的發展。

3、電子檔案管理存在忽視學籍檔案管理隊伍建設和人員培訓的現象。

成教學籍檔案管理工作是一項復雜的系統工程，要求成人電子檔案管理人員不僅要有過硬的專業素養，而且要把握工作中的性和原則性。隨著計算機系統軟件的不斷升級，要求電子檔案管理人員要不定期的參加系統培訓。但是實踐中，許多地方高校普遍存在著忽視學籍管理隊伍的建設的現狀，學籍管理人員存在著綜合素質偏低、專業結構、年齡結構不合理等現象。高校只有緊緊圍繞當前時展對成人高等教育的新要求，徹底摒棄陳舊和落后的管理理念，將科學、先進、高效的管理理念引進到學籍電子檔案管理領域，才能有效地加強和完善學籍管理隊伍建設工作。

4、成人電子檔案管理存在著信息技術領域內的一些難題

如學籍管理密鑰升級過于繁復、網上黑客與病毒的客觀存在。而且電子檔案管理有其自己的特點，它是無形的東西，裝載在某種介質上，并且必須通過計算機或其他“懂”得其組成規則的工具才能看得到它，沒有傳統檔案的直觀性等等。可以說，保障電子文件的真實性和原始性的技術難題很多，這些因素都制約著學籍電子檔案管理水平。當然，電子檔案當前還處于發展的初級階段，需要不斷的改進和完善。

四、成人教育學籍電子檔案管理的具體措施

1.成人教育學籍管理需要引進一套規范、標準的學籍檔案管理軟件。

目前大部分高校使用的學籍檔案管理軟件是購買軟件公司開發的通用的檔案管理軟件，比較有實力的高校也可能根據本校的實際情況自行開發管理軟件。軟件公司開發的檔案管理軟件雖然設計的原理遵循了國家檔案實體分類法的規定，能夠基本適應高校學籍檔案管理的需要，但是這類軟件更適用于文書檔案的管理。將其用于高校的學籍檔案管理比較牽強。而部分學校自行開發的軟件由于根據本校實際進行設計，所以比較適合本單位檔案管理工作。但自行開發的軟件分類標準卻欠規范。兩種類型都各有利弊，如何揚長避短?實踐中購買軟件的高?？梢栽谝M軟件時與軟件公司進行約定，要求開發人員根據本校實際，在原有通用軟件的基礎上做適當的修改。而有條件自行開發軟件的高校，可以在基于本校工作實際的基礎上，嚴格按照國家檔案實體分類法的規定制定分類標準，使其在適應自身學籍檔案管理需要的同時，更加標準和規范。

2.配備專職的成人學籍檔案管理人員，并加強管理人員的培訓。

首先，先進的學籍管理軟件需要掌握信息技術知識并能熟練操作使用這些管理軟件的專職管理隊伍才能實現發揮作用。要保障成人學籍檔案管理的現代化和信息化，不僅要大力提高學籍管理人員的知識水平及管理能力，尤其要管理人員具有熟練使用現代化辦公設施的能力。所以配備專職的成人學籍檔案管理人員至關重要。其次由于信息技術是不斷更新的，所以重視和加強對檔案管理人員的培訓和繼續教育也不容忽視。學籍管理人員必須及時學習新技能和新知識以提高他們的信息管理意識和水平，這樣才能更好地為本職工作服務。

3.成人電子學籍檔案管理需要建立網絡互聯平臺以實現信息共享。

成人教育的學籍管理不僅部門自身需要查閱，各級教育主管部門也要在需要時對成人教育學籍檔案的相關信息進行查詢。如何提高辦事效率，減少重復勞動和查閱紙質檔案的時間?這就需要建立網絡互聯平臺以實現信息共享，實現成人教育學籍檔案相關管理模塊與教育主管部門的對接。各部門可以根據工作需要直接調用學籍檔案中的信息。

4.成人電子學籍檔案管理要注意學籍檔案的安全性和保密性。

成人電子學籍檔案由于教育系統分布廣泛，多個校區和工作站或總校與各分校及各分校之間都要進行相關信息的交流和傳遞，所以不可避免的具有一定的開放性。但是學籍檔案中又包含了很多如身份證號碼、聯系方式及家庭住址等涉及學生個人隱私的信息，這些信息的泄露會影響學生個人正常生活，為了避免學生的隱私信息不被不法分子利用，保護學生的合法權益，成人的電子學籍信息是需要保密的。這就要求管理軟件首先要具有一定的學籍信息安全與保密功能。另一方面學籍管理工作還要嚴格審查網上公布的信息，避免涉及學生隱私的信息泄露以保障成人教育學籍檔案信息的安全。

作者：徐松 單位：營口職業技術學院

電子學論文:醫用電子學與醫療論文

一、醫用電子學與醫療器械的關系

隨著社會進步，有些便攜式醫療器械進入家庭，使人們隨時了解自己身體的健康情況。人口老齡化的增多，醫療器械市場需求不斷增長，人們健康意識不斷增強，促進醫用電子學的發展和進步。血壓計、血糖計等早已進入家庭，使人們及時發現血壓動態變化。如發現血壓出現不正常，及時調節飲食和生活，減少不必要的病痛。同時血糖計可以提前預防糖尿病，及時發現血糖是否增高，減少去醫院的次數和時間。電子是由原子組成的，導體之所以能夠導電，是由于導體中存在著大量可以自由移動的電荷。各種醫療器械都是醫用電子學發展的產物。如CT機、彩超等大型醫療設備內部芯片的制作原理，必須有一定的醫用電子學基礎理論才能解釋。隨著醫用電子行業的進步，一些醫用電子行業的近期研究結果將運用于醫療器械，使醫療器械行業得到發展。現實中我們每個人都希望有一個健康的身體，這就需要隨時觀察自己的身體狀況，就要用到醫療器械。要想弄清醫療器械的內部結構和原理，就需要有足夠的醫用電子學理論知識。因為，醫療器械內部由很多電子器件和集成塊組成的，每個電子器件和集成塊都需要醫用電子學知識才能知道它是如何正常工作的?？茖W家們不斷研究更新醫療器械，如血壓計由機械式發展到電子數字式，體重計也由指針式發展到電子數字式，體現了全球科技的進步。

二、電子學是一門以應用為主要目的的科學

電子是一種極其微觀的粒子，在物理領域對其研究比較深入，它的性質決定了應用的廣泛，自由電子能夠在導體的原子之間輕易移動，利用這個原理我們通過導線可以控制引導電子的定向移動，進而為人類服務。電子學是研究導體及半導體如何導電的，電子學課程包括低頻電子電路、數字電路，這些都是以應用為主要目的的科學技術。如醫療器械維修專業，所開課程必須有電子學。沒有電子學知識，醫療器械內部電路原理無法解釋。有些醫療器械為什么只能用，不會修，就是因為沒有豐富的電子學知識，充分證明電子學在醫學學科中的重要性。要想維修好醫療器械，必須有豐富的電子學知識和醫學知識。低頻電子線路主要講半導體電子如何導電，單級、多級放大器的工作原理、差動放大器原理、多諧振蕩器原理、直流穩壓電源等知識，掌握這些基本知識，才能學習電子學高深的內容。高頻電子電路，闡述頻率高的電子學知識，數字脈沖電路，闡述電路輸入不同的脈沖電路的工作原理，有了這些電子學的基本知識，才能初步了解電子儀器的內部結構原理。電子技術是一門實用技術，是一門綜合科學。要想學好電子學，必須學好高等數學和物理。因為高頻電路涉及高等數學，物理涉及電學和磁學，它們都是相互聯系的共同體，所以，電子學是一門實用的科學?，F代的電腦、手機這些實用電子設備，機芯都是由若干集成電路組成的，集成電路是根據電子電路原理制成的，集成塊各有不同的原理和作用。任何電子器件都是在電子學原理基礎上研制成的。電子學這門學科已經普及，在飛速發展的年代起到了重要作用。在現實生活中，電子學這門科學運用到各個領域。電子技術的飛速發展使得電子儀器在醫學領域得到了廣泛的應用，如基礎醫學研究、臨床診斷和治療、病房監護以及預防保健。在這些應用過程中，電子技術不斷吸取生物醫學領域中其他學科的知識，從而逐步形成一門新興學科——醫用電子學。目前，醫用電子學已成為醫學影像、生物醫學工程，其目的是解決醫學中的有關問題，保障人類健康，為疾病的預防、診斷、治療和康復服務。

三、現代醫療器械在病理診斷中的重要性

醫學發展到現代，已經是一個應用高端電子技術以及材料科學的學科。醫學的重要方面就是診斷。于是，就要有現代醫療設備，不斷發展檢測手段?！霸\斷”包括診察和判斷兩方面。所謂診斷，指的是對病性、病因的判斷。在此過程中，醫生對疾病規律比較的掌握非常重要。具備了比較的知識和經驗就能作出比較的判斷，從而為病癥施治提供依據。為了高效診斷病癥，我們不得不依賴科技發展。例如運用現代檢測設備，我們可以快速采集到病理標本，并通過電子設備使用電子學的各種原理變換、傳輸、交換、處理信息，從而直觀再現出來，使我們對病癥診斷有一個科學的分析。不僅是病理診斷使用到，就是我們未發病的時候也能經常使用簡單而又的檢測儀器自檢。醫療器械在人們生活中起到重要作用，為醫生診斷病情提供了一定的依據，提高了診斷病癥的率，使醫療水平得以提高。在高節奏、高強度的競爭時代，需要強壯健康的體魄，更好地工作學習生活，要不斷學習專業知識，才能跟上快節奏的時代。尤其電子學這門學科，更要努力學好，只有掌握電子學專業知識，才能維護醫療器械?，F代醫學的發展，醫療器械的不斷更新與換代，使醫生對病癥的診斷率越來越高，從而使人們的壽命不斷增長，現代醫療器械充分發揮了有效的作用，為全世界人們服務?？茖W家們不斷創新研究醫療器械，加之醫生專業水平的提高，使難疑病癥得到醫治。

四、傳感器與電子學的關系

傳感器技術、通信技術和計算機技術一起構成了現代信息技術的三大基礎，分別被喻為五官、神經和大腦，分別完成信息的采集、傳輸和處理。隨著信息處理技術以及微處理器和計算機技術的高速發展，傳感器的作用越來越重要。傳感器是一種能把非電學量轉變成便于測量的電信號的器件。傳感器的種類很多，常用的有光電門、聲、電、光強、溫度、電位、位移、壓力、電壓等傳感器。它們的主要功能是將諸如力、熱、光、溫度等非電學量的信號轉化成電信號并通過接口電路與微機相連，實現實時監控。還有電磁傳感器、紅外傳感器、光纖傳感器。磁傳感器是最古老的傳感器，指南針是磁傳感器最早的應用。紅外技術已經在現代科技、國防和工農業等領域獲得了廣泛的應用。光纖傳感器是最近幾年出現的新技術，可以用來測量多種物理量，比如聲場、電場、壓力、溫度。人體的血壓、血流、呼吸、溫度、生物電、化學物質和生物物質，細微的變化，我們自身無法及時體驗，有時一些輕微的變化也會引起生理疾病，我們運用各種物質傳感器就能及時感知到這些變化。各種傳感器都是依賴電子學中電路處理、計算機整合等原理，通過極敏感的感知效應和強大的放大效應將生物信號轉化為直觀可見的圖像信號。于是我們便能及時獲得人體的生理健康信息。診斷結果出來我們更需要考慮治療方案，嚴重的可能需要置換人造或組織器官，這就涉及到了材料科學。而電子學在改造現有材料、創造新型材料方面發揮著積極的作用。

五、結束語

由此可見，盡管電子和醫學屬于不同的領域，但在科技發達的現代社會，兩者有著密切的關系，人類對電子的研究不斷進步應用到更廣泛的領域，為我們的醫學事業發展提供強大的支持。

作者：林鳳云 單位：內蒙古醫科大學計算機信息學院

電子學論文:電子學系統電路設計論文

1.輔助電子學系統電路設計實現

1.1ARM處理部分

針對ARM內核的高速可順序執行特性，更適合處理復雜協議信息。ARM處理部分在設計中主要負責協議層處理工作，包括通信信息、人機交互設定、系統工作參數監測、報警數據設定、監測以及系統數據分析處理等多方面的工作，整體采用搶占式進行多任務分配，提高CPU利用率以及系統魯棒性。

1.2FPGA控制部分

總體來看，FPGA主要負責外圍硬件設備底層驅動的讀寫，作為ARM的一個外部擴展RAM進行外設數據交換，所有FPGA采集、輸出的數據均可通過ARM的可變靜態存儲控制器(FlexibleStaticMemoryController，FSMC)總線讀寫。在設計中運用FPGA獨特的可多任務并行執行的特性，FPGA控制部分主要負責外部通信模式的選擇；外部模擬信號的采集、輸出溫度的控制、時鐘同步、時鐘移相、數碼管計數顯示等多項功能的處理。在外部模擬量、氫原子鐘內爐溫度采集部分，由FPGA內部硬件采用狀態機形式通過兩片AD7490D對外部32路模擬量采集，并直接用模數轉換器進行控制處理；另一個狀態機通過熱敏電阻對內爐頂，上，底等三部分溫度進行采集；在溫度輸出控制部分，通過三路PWM控制方式，以外部溫控器作為驅動信號，調節加熱功率。在模數轉換部分由專用基準電壓芯片REF192產生參考電壓，溫度轉換經過帶有前置運算放大器（Operationalamplifier，OP）的模數轉換器進行采樣，并同時具有抑制50Hz抑制功能，以抵消測量中所產生的工頻干擾。在通信電路的設計部分由FPGA來選擇所采用的通信方式，其中串口通信采用隔離式電平變換芯片，避免電平不兼容或是不同設備間的靜電釋放（Electro-Staticdischarge，ESD）所帶來的放電損壞；以太網部分采用專用以太網接口模塊，可同時兼容TCP/IPv4、用戶數據報協議（UserDatagramProtocol，UDP）等。

1.串口通信接口的電路設計

原本的串口通信設計為了滿足兩路串口通信的技術指標，采用AT89C52結合通用同步異步接收發送器8251A實現雙串口的擴展。本文采用ADM3251E[3]來解決多路串口的通信功能。ADM3251E是一款高速、2.5kV隔離、單通道RS-232/V.28收發器、具有isoPower隔離電源的雙通道數字隔離器，設計中無需使用單獨的隔離DC-DC轉換器。由于RIN和TOUT引腳提供高壓ESD保護，因此該器件非常適合在惡劣的電氣環境中工作，或頻繁插拔RS-232電纜的場合。ADM3251E采用ADI公司的芯片級變壓器iCoupler技術，能夠同時用于隔離邏輯信號和集成式DC-DC轉換器，因此該器件可提供整體隔離解決方案。

2.ADC模擬量采樣電路設計改進

原本的ADC采樣電路使用兩片ADC0816。ADC0816是逐次比較式16路8位A/D轉換器，其內部包含有一個8位A/D轉換器和16路的單端模擬信號多路轉換開關，轉換精度為1/2LSB，轉換時間為100us（時鐘頻率為640KHz）。改進設計中采用AD7490，它是一款12位高速、低功耗逐次逼近型ADC。同時AD7490采用單電源工作，電源電壓為2.7V至5.25V，較高吞吐量可達1MSPS；其內置一個低噪聲、寬帶寬采樣/保持放大器，可處理1MHz以上的輸入頻率；轉換過程和數據采集過程通過CS和串行時鐘進行控制，從而為器件與微處理器接口創造了條件。

3.溫度控制部分的設計改進

溫度對于氫原子鐘來說是個很重要的因素，溫度控制不好會引起氫原子鐘穩定度變差；溫度失控會直接導致氫原子鐘沒有中頻信號輸出。因此在溫度控制的設計中首先要做到、穩定。原先的溫度控制系統采用模擬控制多塊電路板各溫度區域獨立控制模式，其缺點是變容二極管參數數值不在正常工作范圍內之后，需要人為調整電路板的電位器，即通過人為改變電阻的模式來達到調整溫度的目的。在數字化智能溫控設計中采用AD7792[4]，AD7792具有兩個高精度的可編程恒流激勵源，內置有可編程的儀表放大器，可以對不同的輸入信號選擇相對應的放大倍數，實現信號的匹配。它內置16位ADC，采用SPI串行接口，容易實現光耦隔離，有三路差分模擬輸入，可以滿足設計中分別對內爐頂，上，底三部分溫度進行采集的設計要求。AD7792為適應高精度測量應用的低功耗、低噪聲、完整模擬前端，內置一個低噪聲、帶有三個差分模擬輸入的16位Σ-Δ型ADC。它還集成了片內低噪聲儀表放大器，因而可直接輸入小信號；內置一個精密低噪聲、低漂移內部帶隙基準電壓源，而且也可采用一個外部差分基準電壓。圖2中所示CHAN表示溫度區域，其中CH1代表內爐頂，CH2代表內爐上，CH3代表內爐底；ACTU代表采樣溫度數值，SET代表設定溫度數值，OUT代表了輸出功率的大小。

4.移相同步精度設計改進

傳統控制板同步精度為100ns±邏輯門延時（約幾個ns），移相分辨率為0.1us。經過設計改進后，采用獨特的先倍頻后同步技術，可大大提高移相同步分辨率。在本次應用中，先對外部輸入的10MHz方波信號，經過FPGA內部的鎖相環（PhaseLockedLoop，PLL）的配置進行零度移相五倍頻，得到和輸入信號零相位差的50MHz信號。上一幅為10MHz信號波形，下一幅為倍頻后的50MHz方波信號波形。

5.DDS電路設計部分

之前控制板在綜合器設計輸出時，采用AT89C52驅動三片74LS595串入并出輸出6位8421碼共24位數據信息經25芯彎角插座（DR-25）將數據傳輸至接收機控制板，再由CPLD處理后輸出所需的頻率信號。而目前設計中選取AD9956[5]，使用直接數字式頻率合成器（DirectDigitalSynthesizer，DDS）技術直接從監控板輸出所需的頻率信號，AD9956是由美國AnalogDevice公司推出的高性能的DDS芯片，提供速度高達400MHz的內部時鐘，可合成頻率高達160MHz，支持2.7GHz的時鐘輸入(可選2，4或8分頻)、內部集成14位的D／A轉換器，具備快速頻率轉換、精細頻率分辨率和低相位噪聲輸出的性能，適用于快速跳頻頻率合成器的設計，本設計DDS輸出頻率信號可以根據鍵盤鍵入的頻率值不同而輸出不同的頻率值。

6.存儲器設計改進

氫原子鐘必需具有對時間以及對所監測數據實時保存的功能。然而外部存儲器的選擇也是多種多樣的，目前應用最多的仍是SRAM、EEPROM及NVRAM這三種方案。我們目前使用的存儲器就是采用SRAM加后備電池的模式，型號62256，它是組織結構為32K*8位字長的高性能CMOS靜態RAM。在設備掉電的情況下，存儲數據易丟失。同時SRAM加后備電池的方法增加了硬件設計的復雜性，降低了系統的性；EEPROM方式可擦寫次數較少(約10萬次)，且寫操作時間較長(約10ms)；而NVRAM的價格問題又限制了它的普遍應用。因此越來越多的設計者將目光投向了新型的非易失性鐵電存儲器(FRAM)。鐵電存儲器具有以下幾個優點：可以總線速度寫入數據，而且在寫入后不需要任何延時等待；有近乎無限次擦寫壽命；數據保持45年不丟失；具有較低的功耗。設計中采用的FM25L16是串行FRAM。其內部存儲結構形式為2k×8位，地址范圍為0000H~07FFH，FM25L16支持SPI方式0和方式3。具有先進的寫保護設計，包括硬件保護和軟件保護雙重保護功能。FM25L16的數據讀寫速度能達到18MHz，可與當前高速的RAM相媲美。結束語從設計的測試結果來看，全新的設計模式對電路的性能，性，穩定性等多方面都有很大的提高，具體表現如下所示：

（1）設計中采用AD7490替代ADC0816，從而使得ADC精度提高8bit升級到12bit，精度提高了16倍，并且無需經過外接模擬開關，減少了信號經過多個模擬芯片引起誤差。

（2）溫度控制系統采用全數字化設計模式，提高測量精度，降低干擾，可避免處理運放電路所造成的對溫度飄移的影響以及多級模擬帶來的累計誤差，最重要的一點就是不用再人為的通過改變電阻模式來達到調整溫度的目的。

（3）綜合器設計部分采用DDS處理技術，直接從監控板輸出所需頻率信號，從而大大減少設計中潛在的故障點，大大提高了設計的性，穩定性。

（4）通信電路采用的ADM3251E是ADI公司推出的基于其專利iCoupler和isoPower磁隔離技術的RS-232隔離器，在性能、功耗、體積等各方面都有傳統光電隔離器（光耦）無法比擬的優勢。它的功耗僅為光電耦合器的1/10～1/6，具有比光電耦合器更高的數據傳輸速率、時序精度和瞬態共模抑制能力，大大提高了通信的質量和正確性。

作者：李錫瑞 單位：中國科學院上海天文臺

電子學論文:硅微電子學研討論文

摘要本文展望了21世紀微電子技術的發展趨勢。認為：21世紀初的微電子技術仍將以硅基CMOS電路為主流工藝，但將突破目前所謂的物理“限制”，繼續快速發展；集成電路將逐步發展成為集成系統；微電子技術將與其它技術結合形成一系列新的增長點，例如微機電系統（MEMS）、DNA芯片等。具體地講，SOC設計技術、超微細光刻技術、虛擬工廠技術、銅互連及低K互連絕緣介質、高K柵絕緣介質和柵工程技術、SOI技術等將在近幾年內得到快速發展。21世紀將是我國微電子產業的黃金時代。

關鍵詞微電子技術集成系統微機電系統DNA芯片

1引言

綜觀人類社會發展的文明史，一切生產方式和生活方式的重大變革都是由于新的科學發現和新技術的產生而引發的，科學技術作為革命的力量，推動著人類社會向前發展。從50多年前晶體管的發明到目前微電子技術成為整個信息社會的基礎和核心的發展歷史充分證明了“科學技術是及時生產力”。信息是客觀事物狀態和運動特征的一種普遍形式，與材料和能源一起是人類社會的重要資源，但對它的利用卻僅僅是開始。當前面臨的信息革命以數字化和網絡化作為特征。數字化大大改善了人們對信息的利用，更好地滿足了人們對信息的需求；而網絡化則使人們更為方便地交換信息，使整個地球成為一個“地球村”。以數字化和網絡化為特征的信息技術同一般技術不同，它具有極強的滲透性和基礎性，它可以滲透和改造各種產業和行業，改變著人類的生產和生活方式，改變著經濟形態和社會、政治、文化等各個領域。而它的基礎之一就是微電子技術?？梢院敛豢鋸埖卣f，沒有微電子技術的進步，就不可能有今天信息技術的蓬勃發展，微電子已經成為整個信息社會發展的基石。

50多年來微電子技術的發展歷史，實際上就是不斷創新的過程，這里指的創新包括原始創新、技術創新和應用創新等。晶體管的發明并不是一個孤立的精心設計的實驗，而是一系列固體物理、半導體物理、材料科學等取得重大突破后的必然結果。1947年發明點接觸型晶體管、1948年發明結型場效應晶體管以及以后的硅平面工藝、集成電路、CMOS技術、半導體隨機存儲器、CPU、非揮發存儲器等微電子領域的重大發明也都是一系列創新成果的體現。同時，每一項重大發明又都開拓出一個新的領域，帶來了新的巨大市場，對我們的生產、生活方式產生了重大的影響。也正是由于微電子技術領域的不斷創新，才能使微電子能夠以每三年集成度翻兩番、特征尺寸縮小倍的速度持續發展幾十年。自1968年開始，與硅技術有關的學術論文數量已經超過了與鋼鐵有關的學術論文，所以有人認為，1968年以后人類進入了繼石器、青銅器、鐵器時代之后硅石時代（siliconage）〖1〗。因此可以說社會發展的本質是創新，沒有創新，社會就只能被囚禁在“超穩態”陷阱之中。雖然創新作為經濟發展的改革動力往往會給社會帶來“創造性的破壞”，但經過這種破壞后，又將開始一個新的處于更高層次的創新循環，社會就是以這樣螺旋形上升的方式向前發展。

在微電子技術發展的前50年，創新起到了決定性的作用，而今后微電子技術的發展仍將依賴于一系列創新性成果的出現。我們認為：目前微電子技術已經發展到了一個很關鍵的時期，21世紀上半葉，也就是今后50年微電子技術的發展趨勢和主要的創新領域主要有以下四個方面：以硅基CMOS電路為主流工藝；系統芯片（SystemOnAChip，SOC）為發展重點；量子電子器件和以分子（原子）自組裝技術為基礎的納米電子學；與其他學科的結合誕生新的技術增長點，如MEMS，DNAChip等。

221世紀上半葉仍將以硅基CMOS電路為主流工藝

微電子技術發展的目標是不斷提高集成系統的性能及性能價格比，因此便要求提高芯片的集成度，這是不斷縮小半導體器件特征尺寸的動力源泉。以MOS技術為例，溝道長度縮小可以提高集成電路的速度；同時縮小溝道長度和寬度還可減小器件尺寸，提高集成度，從而在芯片上集成更多數目的晶體管，將結構更加復雜、性能更加完善的電子系統集成在一個芯片上；此外，隨著集成度的提高，系統的速度和性也大大提高，價格大幅度下降。由于片內信號的延遲總小于芯片間的信號延遲，這樣在器件尺寸縮小后，即使器件本身的性能沒有提高，整個集成系統的性能也可以得到很大的提高。

自1958年集成電路發明以來，為了提高電子系統的性能，降低成本，微電子器件的特征尺寸不斷縮小，加工精度不斷提高，同時硅片的面積不斷增大。集成電路芯片的發展基本上遵循了Intel公司創始人之一的GordonE．Moore1965年預言的摩爾定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸縮小倍。在這期間，雖然有很多人預測這種發展趨勢將減緩，但是微電子產業三十多年來發展的狀況證實了Moore的預言[2]。而且根據我們的預測，微電子技術的這種發展趨勢還將在21世紀繼續一段時期，這是其它任何產業都無法與之比擬的。

現在，0．18微米CMOS工藝技術已成為微電子產業的主流技術，0．035微米乃至0．020微米的器件已在實驗室中制備成功，研究工作已進入亞0．1微米技術階段，相應的柵氧化層厚度只有2．0～1．0nm。預計到2010年，特征尺寸為0．05～0．07微米的64GDRAM產品將投入批量生產。

21世紀，起碼是21世紀上半葉,微電子生產技術仍將以尺寸不斷縮小的硅基CMOS工藝技術為主流。盡管微電子學在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大進展；但還不具備替代硅基工藝的條件。根據科學技術的發展規律，一種新技術從誕生到成為主流技術一般需要20到30年的時間，硅集成電路技術自1947年發明晶體管1958年發明集成電路,到60年代末發展成為大產業也經歷了20多年的時間。另外，全世界數以萬億美元計的設備和技術投入，已使硅基工藝形成非常強大的產業能力；同時，長期的科研投入已使人們對硅及其衍生物各種屬性的了解達到十分深入、十分透徹的地步，成為自然界100多種元素之最，這是非常寶貴的知識積累。產業能力和知識積累決定了硅基工藝起碼將在50年內仍起重要作用，人們不會輕易放棄。

目前很多人認為當微電子技術的特征尺寸在2015年達到0．030～0．015微米的“極限”之后，將是硅技術時代的結束，這實際上是一種誤解。且不說微電子技術除了以特征尺寸為代表的加工工藝技術之外，還有設計技術、系統結構等方面需要進一步的大力發展，這些技術的發展必將使微電子產業繼續高速增長。即使是加工工藝技術，很多著名的微電子學家也預測，微電子產業將于2030年左右步入像汽車工業、航空工業這樣的比較成熟的朝陽工業領域。即使微電子產業步入汽車、航空等成熟工業領域，它仍將保持快速發展趨勢，就像汽車、航空工業已經發展了50多年仍具有發展潛力一樣。

隨著器件的特征尺寸越來越小，不可避免地會遇到器件結構、關鍵工藝、集成技術以及材料等方面的一系列問題，究其原因，主要是：對其中的物理規律等科學問題的認識還停留在集成電路誕生和發展初期所形成的經典或半經典理論基礎上，這些理論適合于描述微米量級的微電子器件，但對空間尺度為納米量級、空間尺度為飛秒量級的系統芯片中的新器件則難以適用；在材料體系上，SiO2柵介質材料、多晶硅／硅化物柵電極等傳統材料由于受到材料特性的制約，已無法滿足亞50納米器件及電路的需求；同時傳統器件結構也已無法滿足亞50納米器件的要求，必須發展新型的器件結構和微細加工、互連、集成等關鍵工藝技術。具體的需要創新和重點發展的領域包括：基于介觀和量子物理基礎的半導體器件的輸運理論、器件模型、模擬和仿真軟件，新型器件結構，高k柵介質材料和新型柵結構，電子束步進光刻、13nmEUV光刻、超細線條刻蝕，SOI、GeSi／Si等與硅基工藝兼容的新型電路，低K介質和Cu互連以及量子器件和納米電子器件的制備和集成技術等。

3量子電子器件（QED）和以分子原子自組裝技術為基礎的納米電子學將帶來嶄新的領域

在上節我們談到的以尺寸不斷縮小的硅基CMOS工藝技術，可稱之為“scalingdown”，與此同時我們必須注意“bottomup”?！癰ottomup”最重要的領域有二個方面：

(1)量子電子器件（QED—QuantumElectronDevice）這里包括單電子器件和單電子存儲器等。它的基本原理是基于庫侖阻塞機理控制一個或幾個電子運動，由于系統能量的改變和庫侖作用，一個電子進入到一個勢阱，則將阻止其它電子的進入。在單電子存儲器中量子阱替代了通常存儲器中的浮柵。它的主要優點是集成度高；由于只有一個或幾個電子活動所以功耗極低；由于相對小的電容和電阻以及短的隧道穿透時間，所以速度很快；且可用于多值邏輯和超高頻振蕩。但它的問題是制造比較困難，特別是制造大量的一致性器件很困難；對環境高度敏感，性難以保障；在室溫工作時要求電容極?。é罠），要求量子點大小在幾個納米。這些都為集成成電路帶來了很大困難。

因此，目前可以認為它們的理論是清楚的，工藝有待于探索和突破。

(2)以原子分子自組裝技術為基礎的納米電子學。這里包括量子點陣列（QCA—Quantum－dotCellularAutomata)和以碳納米管為基礎的原子分子器件等。

量子點陣列由量子點組成，至少由四個量子點,它們之間以靜電力作用。根據電子占據量子點的狀態形成“0”和“1”狀態。它在本質上是一種非晶體管和無線的方式達到陣列的高密度、低功耗和實現互連。其基本優勢是開關速度快，功耗低，集成密度高。但難以制造，且對值置變化和大小改變都極為靈敏，0．05nm的變化可以造成單元工作失效。

以碳納米管為基礎的原子分子器件是近年來快速發展的一個有前景的領域。碳原子之間的鍵合力很強，可支持高密度電流，而熱導性能類似于金剛石，能在高集成度時大大減小熱耗散，性質類金屬和半導體，特別是它有三種可能的雜交態，而Ge、Si只有一個。這些都使碳納米管（CNT）成為當前科研熱點，從1991年發現以來，現在已有大量成果涌現，北京大學納米中心彭練矛教授也已制備出0．33納米的CNT并提出“T形結”作為晶體管的可能性。但是問題是如何去生長有序的符合設計性能的CNT器件，更難以集成。

目前“bottomup”的量子器件和以自組裝技術為基礎的納米器件在制造工藝上往往與“Scalingdown”的加工方法相結合以制造器件。這對于解決高集成度CMOS電路的功耗制約將會帶來突破性的進展。

QCA和CNT器件不論在理論上還是加工技術上都有大量工作要做，有待突破，離開實際應用還需較長時日！但這終究是一個誘人探索的領域，我們期待它們將創出一個新的天地。

4系統芯片（SystemOnAChip）是21世紀微電子技術發展的重點

在集成電路（IC）發展初期，電路設計都從器件的物理版圖設計入手，后來出現了集成電路單元庫（Cell－Lib），使得集成電路設計從器件級進入邏輯級，這樣的設計思路使大批電路和邏輯設計師可以直接參與集成電路設計，極大地推動了IC產業的發展。但集成電路僅僅是一種半成品，它只有裝入整機系統才能發揮它的作用。IC芯片是通過印刷電路板（PCB）等技術實現整機系統的。盡管IC的速度可以很高、功耗可以很小，但由于PCB板中IC芯片之間的連線延時、PCB板性以及重量等因素的限制，整機系統的性能受到了很大的限制。隨著系統向高速度、低功耗、低電壓和多媒體、網絡化、移動化的發展，系統對電路的要求越來越高，傳統集成電路設計技術已無法滿足性能日益提高的整機系統的要求。同時，由于IC設計與工藝技術水平提高，集成電路規模越來越大，復雜程度越來越高，已經可以將整個系統集成為一個芯片。目前已經可以在一個芯片上集成108－109個晶體管，而且隨著微電子制造技術的發展，21世紀的微電子技術將從目前的3G時代逐步發展到3T時代（即存儲容量由G位發展到T位、集成電路器件的速度由GHz發展到燈THz、數據傳輸速率由Gbps發展到Tbps，注：1G=109、1T=1012、bps：每秒傳輸數據位數）。

正是在需求牽引和技術推動的雙重作用下，出現了將整個系統集成在一個微電子芯片上的系統芯片（SystemOnAChip，簡稱SOC）概念。

系統芯片（SOC）與集成電路（IC）的設計思想是不同的，它是微電子設計領域的一場革命，它和集成電路的關系與當時集成電路與分立元器件的關系類似，它對微電子技術的推動作用不亞于自50年代末快速發展起來的集成電路技術。

SOC是從整個系統的角度出發，把處理機制、模型算法、芯片結構、各層次電路直至器件的設計緊密結合起來，在單個（或少數幾個）芯片上完成整個系統的功能，它的設計必須是從系統行為級開始的自頂向下（Top－Down）的。很多研究表明，與IC組成的系統相比，由于SOC設計能夠綜合并全盤考慮整個系統的各種情況，可以在同樣的工藝技術條件下實現更高性能的系統指標。例如若采用SOC方法和0．35μm工藝設計系統芯片,在相同的系統復雜度和處理速率下，能夠相當于采用0．18～0.25μm工藝制作的IC所實現的同樣系統的性能；還有，與采用常規IC方法設計的芯片相比,采用SOC設計方法完成同樣功能所需要的晶體管數目約可以降低l～2個數量級。

對于系統芯片（SOC）的發展，主要有三個關鍵的支持技術。

（1）軟、硬件的協同設計技術。面向不同系統的軟件和硬件的功能劃分理論（FunctionalPartitionTheory），這里不同的系統涉及諸多計算機系統、通訊系統、數據壓縮解壓縮和加密解密系統等等。

（2）IP模塊庫問題。IP模塊有三種,即軟核，主要是功能描述；固核，主要為結構設計；和硬核，基于工藝的物理設計、與工藝相關，并經過工藝驗證過的。其中以硬核使用價值較高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A／D、D／A等都可以成為硬核。其中尤以基于深亞微米的新器件模型和電路模擬為基礎，在速度與功耗上經過優化并有較大工藝容差的模塊最有價值?，F在,美國硅谷在80年代出現無生產線（Fabless)公司的基礎上，90年代后期又出現了一些無芯片（Chipless）的公司,專門銷售IP模塊。

（3）模塊界面間的綜合分析技術,這主要包括IP模塊間的膠聯邏輯技術（gluelogictechnologies）和IP模塊綜合分析及其實現技術等。

微電子技術從IC向SOC轉變不僅是一種概念上的突破,同時也是信息技術新發展的里程碑。通過以上三個支持技術的創新,它必將導致又一次以系統芯片為主的信息技術上的革命。目前，SOC技術已經嶄露頭角，21世紀將是SOC技術真正快速發展的時期。

在新一代系統芯片領域，需要重點突破的創新點主要包括實現系統功能的算法和電路結構兩個方面。在微電子技術的發展歷史上,每一種算法的提出都會引起一場變革，例如維特比算法、小波變換等均對集成電路設計技術的發展起到了非常重要的作用,目前神經網絡、模糊算法等也很有可能取得較大的突破。提出一種新的電路結構可以帶動一系列的應用,但提出一種新的算法則可以帶動一個新的領域,因此算法應是今后系統芯片領域研究的重點學科之一。在電路結構方面,在系統芯片中，由于射頻、存儲器件的加入，其中的電路結構已經不是傳統意義上的CMOS結構，因此需要發展更靈巧的新型電路結構。另外，為了實現膠聯邏輯（GlueLogic）新的邏輯陣列技術有望得到快速的發展,在這一方面也需要做系統深入的研究。

5微電子與其他學科的結合誕生新的技術增長點

微電子技術的強大生命力在于它可以低成本、大批量地生產出具有高性和高精度的微電子結構模塊。這種技術一旦與其它學科相結合,便會誕生出一系列嶄新的學科和重大的經濟增長點，這方面的典型例子便是MEMS（微機電系統）技術和DNA生物芯片。前者是微電子技術與機械、光學等領域結合而誕生的，后者則是與生物工程技術結合的產物。

微電子機械系統不僅是微電子技術的拓寬和延伸,它將微電子技術和精密機械加工技術相互融合，實現了微電子與機械融為一體的系統。MEMS將電子系統和外部世界聯系起來，它不僅可以感受運動、光、聲、熱、磁等自然界的外部信號，把這些信號轉換成電子系統可以認識的電信號，而且還可以通過電子系統控制這些信號，發出指令并完成該指令。從廣義上講，MEMS是指集微型傳感器、微型執行器、信號處理和控制電路、接口電路、通信系統以及電源于一體的微型機電系統。MEMS技術是一種典型的多學科交叉的前沿性研究領域，它幾乎涉及到自然及工程科學的所有領域，如電子技術、機械技術、光學、物理學、化學、生物醫學、材料科學、能源科學等〖3〗。

MEMS的發展開辟了一個全新的技術領域和產業。它們不僅可以降低機電系統的成本，而且還可以完成許多大尺寸機電系統所不能完成的任務。正是由于MEMS器件和系統具有體積小、重量輕、功耗低、成本低、性高、性能優異及功能強大等傳統傳感器無法比擬的優點,因而MEMS在航空、航天、汽車、生物醫學、環境監控、軍事以及幾乎人們接觸到的所有領域中都有著十分廣闊的應用前景。例如微慣性傳感器及其組成的微型慣性測量組合能應用于制導、衛星控制、汽車自動駕駛、汽車防撞氣囊、汽車防抱死系統（ABS）、穩定控制和玩具；微流量系統和微分析儀可用于微推進、傷員救護；信息MEMS系統將在射頻系統、全光通訊系統和高密度存儲器和顯示等方面發揮重大作用；同時MEMS系統還可以用于醫療、光譜分析、信息采集等等?，F在已經成功地制造出了尖端直徑為5μm的可以夾起一個紅細胞的微型鑷子，可以在磁場中飛行的象蝴蝶大小的飛機等。

MEMS技術及其產品的增長速度非常之高，目前正處在技術發展時期，再過若干年將會迎來MEMS產業化高速發展的時期。2000年，全世界MEMS的市場達到120到140億美元，而帶來的與之相關的市場達到1000億美元。

目前，MEMS系統與集成電路發展的初期情況極為相似。集成電路發展初期，其電路在今天看來是很簡單的，應用也非常有限，以軍事需求為主,但它的誘人前景吸引了人們進行大量投資，促進了集成電路飛速發展。集成電路技術的進步,加快了計算機更新換代的速度，對CPU和RAM的需求越來越大,反過來又促進了集成電路的發展。集成電路和計算機在發展中相互推動，形成了今天的雙贏局面，帶來了一場信息革命。現階段的微機電系統專用性很強，單個系統的應用范圍非常有限,還沒有出現類似于CPU和RAM這樣量大面廣的產品。隨著微機電系統的進步，將有可能形成像微電子技術一樣有廣泛應用前景的新產業，從而對人們的社會生產和生活方式產生重大影響。

當前MEMS系統能否取得更更大突破，取決于兩方面的因素：及時是在微系統理論與基礎技術方面取得突破性進展，使人們依靠掌握的理論和基礎技術可以高效地設計制造出所需的微系統；第二是找準應用突破口，揚長避短，以特別適合微系統應用的重大領域為目標進行研究,取得突破，從而帶動微系統產業的發展。在MEMS發展中需要繼續解決的問題主要有：MEMS建模與設計方法學研究；三維微結構構造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力學和熱學研究；MEMS的表征與計量方法學；納結構與集成技術等。

微電子與生物技術緊密結合誕生的以DNA芯片等為代表的生物芯片將是21世紀微電子領域的另一個熱點和新的經濟增長點。它是以生物科學為基礎，利用生物體、生物組織或細胞等的特點和功能，設計構建具有預期性狀的新物種或新品系，并與工程技術相結合進行加工生產，它是生命科學與技術科學相結合的產物。具有附加值高、資源占用少等一系列特點，正日益受到廣泛關注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。

采用微電子加工技術，可以在指甲蓋大小的硅片上制作出包含有多達萬種DNA基因片段的芯片。利用這種芯片可以在極快的時間內檢測或發現遺傳基因的變化等情況，這無疑對遺傳學研究、疾病診斷、疾病治療和預防、轉基因工程等具有極其重要的作用。

DNA芯片的基本思想是通過生物反應或施加電場等措施使一些特殊的物質能夠反映出某種基因的特性從而起到檢測基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人員已經利用微電子技術在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他們制作的DNA芯片是通過在玻璃片上刻蝕出非常小的溝槽，然后在溝槽中覆蓋一層DNA纖維。不同的DNA纖維圖案分別表示不同的DNA基因片段，該芯片共包括6000余種DNA基因片段。DNA（脫氧核糖核酸）是生物學中最重要的一種物質，它包含有大量的生物遺傳信息，DNA芯片的作用非常巨大，其應用領域也非常廣泛：它不僅可以用于基因學研究、生物醫學等，而且隨著DNA芯片的發展還將形成微電子生物信息系統，這樣該技術將廣泛應用到農業、工業、醫學和環境保護等人類生活的各個方面，那時，生物芯片有可能象今天的IC芯片一樣無處不在。

目前的生物芯片主要是指通過平面微細加工技術及超分子自組裝技術，在固體芯片表面構建的微分析單元和系統，以實現對化合物、蛋白質、核酸、細胞以及其它生物組分的、快速、大信息量的篩選或檢測。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具體實現技術、基于生物芯片的生物信息學以及高密度生物芯片的設計、檢測方法學等等。

6結語

在微電子學發展歷程的前50年中，創新和基礎研究曾起到非常關鍵的決定性作用。而隨著器件特征尺寸的縮小、納米電子學的出現、新一代SOC的發展、MEMS和DNA芯片的崛起，又提出了一系列新的課題，客觀需求正在“召喚”創新成果的誕生。

回顧20世紀后50年，展望21世紀前50年，即百年的微電子科學技術發展歷程，使我們深切地感受到，世紀之交的微電子技術對我們既是一個重大的機遇，也是一個嚴峻的挑戰，如果我們能夠抓住這個機遇，立足創新，去勇敢地迎接這個挑戰，則有可能使我國微電子技術實現騰飛，在新一代微電子技術中擁有自己的知識產權，促進我國微電子產業的發展，為迎接21世紀中葉將要到來的偉大的民族復興奠定技術基礎，以重鑄中華民族的輝煌！

電子學論文:光學與電子學相結合分析論文

0引言

光電檢測技術是光學與電子學相結合而產生的一門新興檢測技術［1］。它主要利用電子技術對光學信號進行檢測，并進一步傳遞、儲存、控制、計算和顯示［2］。光電檢測技術從原理上講可以檢測一切能夠影響光量和光特性的非電量。它可通過光學系統把待檢測的非電量信息變換成為便于接受的光學信息，然后用光電探測器件將光學信息量變換成電量，并進一步經過電路放大、處理，以達到電信號輸出的目的［3］。然后采用電子學、信息論、計算機及物理學等方法分析噪聲產生的原因和規律，以便于進行相應的電路改進，更好地研究被噪聲淹沒的微弱有用信號的特點與相關性，從而了解非電量的狀態。微弱信號檢測的目的是從強噪聲中提取有用信號，同時提高檢測系統輸出信號的信噪比。

1光電檢測電路的基本構成

光電探測器所接收到的信號一般都非常微弱，而且光探測器輸出的信號往往被深埋在噪聲之中，因此，要對這樣的微弱信號進行處理，一般都要先進行預處理，以將大部分噪聲濾除掉，并將微弱信號放大到后續處理器所要求的電壓幅度。這樣，就需要通過前置放大電路、濾波電路和主放大電路來輸出幅度合適、并已濾除掉大部分噪聲的待檢測信號。其光電檢測模塊的組成框圖如圖1所示。

2光電二極管的工作模式與等效模型

2．1光電二極管的工作模式

光電二極管一般有兩種模式工作：零偏置工作和反偏置工作，圖2所示是光電二極管的兩種模式的偏置電路。圖中，在光伏模式時，光電二極管可非常的線性工作；而在光導模式時，光電二極管可實現較高的切換速度，但要犧牲一定的線性。事實上，在反偏置條件下，即使無光照，仍有一個很小的電流(叫做暗電流或無照電流1。而在零偏置時則沒有暗電流，這時二極管的噪聲基本上是分路電阻的熱噪聲；在反偏置時，由于導電產生的散粒噪聲成為附加的噪聲源。因此，在設計光電二極管電路的過程中，通常是針對光伏或光導兩種模式之一進行化設計，而不是對兩種模式都進行化設計［4］。

一般來說，在光電精密測量中，被測信號都比較微弱，因此，暗電流的影響一般都非常明顯。本設計由于所討論的待檢測信號也是十分微弱的信號，所以，盡量避免噪聲干擾是首要任務，所以，設計時采用光伏模式。

2．2光電二極管的等效電路模型

工作于光伏方式下的光電二極管的工作模型如圖3所示，它包含一個被輻射光激發的電流源、一個理想的二極管、結電容和寄生串聯及并聯電阻。圖中，IL為二極管的漏電流；ISC為二極管的電流；RPD為寄生電阻；CPD為光電二極管的寄生電容；ePD為噪聲源；Rs為串聯電阻。

由于工作于該光伏方式下的光電二極管上沒有壓降，故為零偏置。在這種方式中，影響電路性能的關鍵寄生元件為CPD和RPD，它們將影響光檢測電路的頻率穩定性和噪聲性能。CPD是由光電二極管的P型和N型材料間的耗盡層寬度產生的。耗盡層越窄，結電容的值越大。相反，較寬的耗盡層(如PIN光電二極管)會表現出較寬的頻譜響應。硅二極管結電容的數值范圍大約在20或25pF到幾千pF以上。而光電二極管的寄生電阻RPD(也稱作"分流"電阻或"暗"電阻)，則與光電二極管的偏置有關。

與光伏電壓方式相反，光導方式中的光電二極管則有一個反向偏置電壓加至光傳感元件的兩端。當此電壓加至光檢測器件時，耗盡層的寬度會增加，從而大幅度地減小寄生電容CPD的值。寄生電容值的減小有利于高速工作，然而，線性度和失調誤差尚未化。這個問題的折衷設計將增加二極管的漏電流IL和線性誤差。

3電路設計

3．1主放大器設計

眾多需要檢瀏的微弱光信號通常都是通過各種傳感器來進行非電量的轉換，從而使檢測對象轉變為電量(電流或電壓)。由于所測對象本身為微弱量，同時受各種不同傳感器靈敏度的限制，因而所得到的電量自然是小信號，一般不能直接用于采樣處理。本設計中的光電二極管前置放大電路主要起到電流轉電壓的作用，但后續電路一般為A／D轉換電路，所需電壓幅值一般為2V。然而，即使是這樣，而輸出的電壓信號一般還需要繼續放大幾百倍，因此還需應用主放大電路。其典型放大電路如圖4所示。

該主放大器的放大倍數為A=l＋R2/R3，其中R2為反饋電阻。為了后續電路的正常工作，設計時需要設定合理的R2和R1值，以便得到所需幅值的輸出電壓。即有

3．2濾波器設計

為使電路設計簡潔并具有良好的信噪比,設計時還需要用帶通濾波器對信號進行處理。為保障測量的性，本設計在前置放大電路之后加人二階帶通濾波電路，以除去有用信號頻帶以外的噪聲，包括環境噪聲及由前置放大器引人的噪聲。這里采用的有源帶通濾波器可選通某一頻段內的信號，而抑制該頻段以外的信號。該濾波器的幅頻特性如圖5所示。圖5中，f1、f2分別為上下限截止頻率，f0為中心頻率，其頻帶寬度為：

B=f2-f1=f0/Q

式中，Q為品質因數，Q值越大，則隨著頻率的變化，增益衰減越快。這是因為中心頻率一定時，Q值越大，所通過的頻帶越窄，濾波器的選擇性好。

有源濾波器是一種含有半導體三極管、集成運算放大器等有源器件的濾波電路。這種濾波器相對于無源濾波器的特點是體積小、重量輕、價格低、結構牢固、可以集成。由于運算放大器具有輸人阻抗高、輸出阻抗低、高的開環增益和良好的穩定性，且構成簡單而且性能優良。本設計選用了去處放大器來進行設計。

本設計選用了去處放大器來進行設計。

圖6所示的二階帶通濾波器是一種二階壓控電壓源(VCVS)帶通濾波器，其濾波電路采用有源濾波器完成，并由二階壓控電壓源(VCVS)低通濾波器和二階壓控電壓源高通濾波器串接組成帶通濾波器。

對于及時部分，即低通濾波器，系統要求的低通截止頻率為fc，其傳遞函數為：

第二部分為高通濾波器，系統要求的高通截止頻率為fc，其傳遞函數如下：

4完整的檢測電路設計

本光電檢測系統設計的完整電路如圖7所示。為方便表示，電路中的R2、R3即為前面等效電路模型中的RT、RF。前級部分由光電轉換二極管與前級放大器組成，這也是光電檢測電路的核心部分，其器件選用高性能低噪聲運算放大器來實現電路匹配并將光電流轉換成電壓信號，以實現數倍的放大。然而，雖然前級放大倍數可以設計得很大，但由于反饋電阻會引入熱噪聲而限制電路的信噪比，因此前級信號不能無限放大。

5結束語

本文研究了光電檢測系統的原理和設計方法。通過從經濟和實用的角度對相關的光電轉換器件和前置放大器進行了選擇和電路設計，從而確定了關鍵元器件的參數。實際使用證明：該設計可以滿足一般光電檢測場合的需要。

電子學論文:生物電子學教學實踐

1實驗教學在創新型人才培養中的作用

創新是民族進步的靈魂,培養創新型人才是高等教育的根本任務。就高等學校而言,創新能力培養是隨著新一輪技術革命和知識經濟的來臨,社會經濟、文化發展對高級專門人才所應具有的特征提出的新要求。創新型人才具備的素質概括起來應該具有以下幾個方面的能力:與人合作、共事和溝通的能力;分析、批判和發現的能力;參與、分享和表達的能力等等[2,3]。實驗教學作為高等教育的重要環節,是提高學生實踐能力的重要途徑,對學生創新能力的培養起著更為重要的作用。實驗教學的目的是幫助學生掌握實驗的基本技能、提高學生實際的動手能力、加深學生對所學理論知識的理解。在此基礎上,實驗教學可以引導學生通過實驗發現問題、分析問題,通過對實驗數據的分析處理,從實踐的探索中找到解決問題的方法。同時,幫助學生在實驗的基礎上,發現新方法,探索新觀點,掌握新技術。實驗教學的根本目的就是培養學生的創新能力。因此,電子學實驗教學體系建設必須以培養學生的創新能力為目標[4]。

2電子學實驗教學改革實踐

圍繞創新教育的目標,我們從實驗教學方法、實驗教材、實驗教學內容、實驗設備管理和實驗教學場地等多方面積極探討電子學實驗教學改革并加以實踐。

2.1改進實驗教學方法,更新實驗教材

傳統的電子學實驗教學方法突出“驗證性”,主要是老師指導學生做實驗,目的是為了驗證某一定理或結論。實驗過程一般是老師首先介紹實驗的目的和實驗器材的使用方法,然后把實驗涉及到電路做相關的講解,然后學生開始搭建電路,測量實驗數據。通過驗證性實驗可以更好的反饋學生學到的理論知識,但這種實驗方法也很容易讓學生產生依賴性,學生只是根據老師的講解機械的操作,學生很少去想實驗為什么這樣做,有沒有更好的方案,在實驗過程中一直處于被動地位,不利于學生創造性的發揮。因此,我們逐步改變老師在實驗中的角色,突出學生在實驗中的主體地位,老師由傳統的講解者、傳遞者、灌輸者轉變為學生學習的指導者、幫助者、促進者。老師把主要精力由傳遞知識轉化到如何教導學生自己學習的方法上,指導學生動的“從哪里”和“怎么樣”獲得自己所需要的知識,掌握獲得知識的工具和處理獲取信息的方法,不斷激發和培養學生學習的積極性和主動性。同時,在基于注重基礎、強化實踐的原則下,針對醫學院校工科專業的特點與實際需求,我們在2011年編寫了清華大學出版社十二五規劃教材《電子學實驗教程》,以利于因材施教[5]。

2.2優化實驗教學內容,培養學生創新能力

隨著電子技術的飛速發展,電子的新技術、新知識、新產品不斷涌現。面向電子技術發展的方向,我們更新電子學實驗教學大綱,優化實驗教學內容。降低了電子學實驗中驗證型實驗的比重,逐步將實驗分為基礎驗證型試驗、設計型試驗和研究型實驗三部分。在設計型實驗中老師根據專業特點提供一些設計課題,只給出實驗的任務和設計原理,提供一定的參考電路和參考資料,由學生根據要求自行設計電路,并組裝調試完成。學生可以根據自己的情況選擇難易不同的實驗項目進行設計。學生在實驗過程中首先利用計算機仿真軟件對電路進行分析和設計,然后根據設計、完成電路,利用實驗儀器對電路進行測量和調試,在設計性實驗的過程中提高學生獨立思考的能力;在研究型實驗中老師根據課程內容和學科發展,提出若干研究主題,并向學生介紹這些主題的基本情況和研究背景,學生可根據自己興趣自由選題。在老師的指導下,學生通過查閱資料進行綜合性的研究分析,給出主題的研究策略,提交研究論文。研究型實驗主要是為了發揮學生在學習中的主體作用、擴寬學生的知識面、培養學生思考創新的能力,對學生綜合素質的提高起到了積極的作用。在輔導學習進行研究型實驗同時,輔導老師也可以更好的掌握本專業的發展方向和發展動態,提高自身的業務水平[6,7]。

2.3建立預約開放式的實驗室管理模式

為保障電子學實驗教學改革的順利進行,我們建立了預約開放式的實驗室教學管理模式。電子學實驗中心配備專職的實驗教學人員,實行實驗室預約開放制度,學生通過電話或網絡提前預約實驗時間和實驗內容,實驗室提供實驗設備、實驗材料和技術資料,同時提供相應的指導或協助,從而充分利用實驗室資源,提高學生動手能力,培養學生創新精神。充分利用學校構建的教學平臺系統,學生可以在教學平臺中找到所有實驗室設備、教學多媒體課件的資料。同時,指導學生使用學校購買的中國期刊全文數據庫、超星電子圖書館、萬方數據知識服務平臺等資料數據庫,擴寬學生視野,有效補充電子學教材和實驗室資料的不足?；诮虒W平臺,建立實驗預約與教學管理網絡平臺,有效地提高實驗室的利用效率、管理水平和管理效果[8,9]。

2.4實行實驗課程學分制

傳統的實驗教學模式中,我們通常將學生的考勤和實驗報告作為評定學生實驗成績的主要依據。導致一些學生過分重視實驗數據的性,忽略了做實驗本身的目的是培養自己的實踐能力,而不是片面地追求實驗數據與理論的誤差。同時由于實驗成績在課程最終評定成績所占比例較低,也造成一些學生不認真對待實驗,或是直接抄襲其他同學的實驗數據。因此,我們將電子技術學實驗課程與理論課程分離,將實驗單獨設課(2學分),引起學生的足夠重視。同時,改變依靠實驗報告評定成績的該方法,從多方面考察學生的實驗能力來評定學生實驗課程的成績。首先,采取抽取選題的方式進行實際能力操作的考核,這部分成績占實驗總成績的60%;然后,以設計性實驗和綜合性實驗的報告來考察學生綜合利用所學知識和科研工作能力的依據,根據報告質量給定成績占25%;將平時考勤和實驗報告的成績占實驗總成績的15%。通過考試改革使學生進一步認識到實驗課程的重要性,而不是僅僅將實驗課看做理論課的附屬[10]。

3電子學實驗教學改革實踐效果

在實驗教學改革的過程,我們明確教學思路,秉承著實驗的一個重要特點“動手、觀察、思考、感悟、發現”。不段提高電子學實驗教學的質量,取得了明顯成效。通過實驗教學可以幫助學生鞏固和加深理解所學的原理知識(表1所示為(2005級~2008級)生物醫學工程本科電子技術學理論課程考試成績統計表),同時,開闊了學生的視野、增強了學生的興趣、提高了學生的動手能力和科研能力,學生從事電子學技術應用研究的興趣有了空前的提高,學生科技活動也空前活躍。生物醫學工程本科專業學生在山東省第五屆~第八屆大學生機電產品創新設計競賽和第十二屆“挑戰杯”山東省大學生課外學術科技作品競賽中取得了優異的成績,多次榮獲一等獎[11]。

4結束語

通過改革生物醫學工程專業傳統的電子學實驗教學模式,逐步把培養學生的創新能力和實踐能力放在實驗教學的首位。以優化專業知識結構、提高學生綜合素質為前提修訂實驗教學計劃和方案,調整實驗教學組織結構;形成研究型、綜合型的教學體系和培養模式;改變了傳統實驗教學封閉的、被動的、單一性的以教師為主體的實驗教學方式,真正提高了學生獨立分析問題和解決問題的能力,實驗效果得到了學生的一致認可。

電子學論文:有機電子學中的非平衡輸運問題

摘 要：ssh模型結合非平衡格林函數方法可以用來研究有機半導體自旋器件中自旋相關的電荷輸運。本文用能級交叉解釋了有機電子裝置中偏壓導致絕緣體-金屬相變，理論研究也再現了一系列的實驗現象。

關鍵詞：有機電子學 ssh 非平衡輸運問題

一、引言

近幾年對有機納米結構中的非平衡輸運的理論研究已迅速發展起來，特別是將非平衡格林函數（negf）方法同密度泛函理論（dft）相結合的dft+negf方法從物理和化學的角度解釋了很多實驗現象。但是該方法對負微分電阻和雙穩態導電開關效應的解釋一直未能令人滿意，究其根源來自于dft只能給出系統基態的性質，而這兩種實驗現象則和系統的激發態相關?；谶@一思想，研究負微分電阻和雙穩態導電開關效應等新現象可以采用能夠很好描述有機體系元激發性質的su-schrieffer-heeger（ssh）模型同negf結合的計算方法（ssh+negf）。計算結果合理地解釋了相關的實驗現象，并在一定程度上預言了有機自旋電子學可能的新物理現象，主要包括：（1）偏壓在有機形成的強電場會使有機體系的價帶頂同導帶底交疊，從而誘導絕緣態-金屬態的相變，使得派爾斯相消失；（2）負微分電阻和雙穩態導電開關效應都同非平衡極化子密切相關，前者來自于自摻雜極化子的湮滅，后者則來自于偏壓導致的非平衡極化子的產生，負微分電阻效應更可以增強有機自旋閥結構的巨磁阻效應。

二、有機電子學中的非平衡輸運問題

1、有機電子學中偏壓導致的絕緣體——金屬相變

負微分電阻和雙穩態導電（cs）開關的發現，使得利用單個分子作為電器開關的分子電子學迅速發展起來。作為下一代可實用技術，分子電子學器件應呈現大的開關比（>50:1），且應是分子的內稟性質并具有可控性。人們為探討導電開關機制提出了一系列模型，如：構形變化、電荷效應和極化子模型。然而，這些均不能很好解釋實驗中所觀察到的分子開關中大的內稟開關比。下面為另一種可能的機制，導電開關中大的內稟開關比用偏壓導致的派爾斯相消失以及能級交叉來控制。

大多數分子器件都采用短鏈 -共軛有機分子作為散射區材料，并制成“金屬——分子——金屬”三明治結構。鏈式納米尺度的有機分子屬于有機半導體（oses）。有機半導體的主要特性表現為派爾斯不穩定性，即電子——聲子（e——ph）強相互作用導致單雙鏈交替，并在較高已占分子軌道（homo）與低未占分子軌道（lumo）之間形成一個相對較大的能隙。無論散射區是由自下而上的單層自組裝技術還是自上而下的光刻技術制成，派爾斯不穩定性很大程度上限制碳原子的 電子，并使得有機半導體電導率較低。顯然，非局域的電子將有助于提高有機半導體的導電性。要產生這種電子，一種方法是使非線性激發（孤子或極化子）作為電荷載流子，另一種方法是直接消除派爾斯相。升高溫度可能會使得派爾斯相消除，從而導致絕緣體——金屬轉變。

利用時間——偏壓映射方法，可計算得到時金屬/有機半導體/金屬系統中掃描偏壓與電流的關系（圖1）。圖中可清楚的看到滯后的導電開關性質。體系中有機半導體層選取40個格點，長度大約為5nm，這與實驗材料尺寸一致。圖1中包括了實驗中所觀測的特性：（1）一個明顯的雙穩開/關態，分別對應于開關比大于20：1的低/高電阻態；（2）電壓為 (~4.5 v)時，局域電流出現較大值 ，且電流與有機半導體的尺寸和金屬——有機半導體耦合大小呈非線性關系（從幾納安到幾微安）；（3）開啟電壓 (~3.7 v)處為高電流（開關通）的狀態；（4）加入正向或反向偏壓可得到重復開關和讀數。圖1中的插圖為開啟電壓 與有機半導體鏈長 的非線性關系，這證明結果在不同尺寸的有機電子學器件中具有一般性。

圖1. 有機半導體鏈長 、線性掃描偏壓比為 且 時金屬/有機半導體/金屬電子模型的掃描偏壓與磁滯電流的關系

2、有機自旋閥系統中電荷轉移極化子誘導的負微分電阻

在傳統半導體二極管以及有機半導體（ose）納米結構中負微分電阻（ndr）的發現打開了器件物理學的新篇章。受有機負微分電阻潛在應用的驅使，已研制成各種有機半導體電子器件并做了大量實驗。一些可能的機制，如異質結構中帶間隧穿或共振隧穿已被提出，但有機負微分電阻的物理機制仍然是一個理論的挑戰。有機負微分電阻不僅由于'電極/有機半導體/電極'結構中的電荷轉移，還由于有機半導體結構電子——聲子強耦合作用誘導的極化子。

總之，ssh模型結合非平衡格林函數方法可以用來研究有機半導體自旋器件中自旋相關的電荷輸運。本文用能級交叉解釋了有機電子裝置中偏壓導致絕緣體——金屬相變，理論研究也再現了一系列的實驗現象，如 相變；用磁滯負微分電阻行為解釋了電荷收集和釋放過程，在一定意義上電荷輸運極化子態的形成和湮沒是相當的。

電子學論文:建構主義學習理論的電工電子學教學實踐

論文關鍵詞：建構主義電工電子學教學應用

論文摘要：為了更好的調動學生學習的主動性、積極性、創造性，更好的培養學生適應社會的能力，嘗試將建構主義學習理論應用到電工電子學的教學當中。從建構主義學習理論四大要素“情境”、“協作”、“會話”和“意義建構”人手，通過實例介紹建構主義學習理論在具體教學中的應用及效果。

大學教育不僅是為學生走向社會做一個知識的鋪墊，更重要的是要培養學生的一種團體意識、探索意識、創新意識及實踐意識。傳統的灌輸式的教育模式培養的學生習慣被動的接受和安排，往往適應不了競爭激烈、快速發展的社會。如何找到學校教育與社會實際工作的切人點是長期困擾筆者的一個問題。后來了解到建構主義理論的思想恰好符合當今社會對學校培養人才的要求L1]，于是漸漸嘗試將該理論納人到河北科技師范學院的電工電子學教學中去，取得了良好的教學效果。

1建構主義的一般闡述

1．1建構主義的由來

建構主義(constructivism)也譯作結構主義，是由瑞士學者讓·皮亞杰(J．Piaget)最早提出來的，是認知學習理論的一個重要分支，隨著心理學家對人類學習過程認知規律研究的不斷深入，近年來在西方逐漸流行。

1．2建構主義理論關于學習的含義

建構主義改變了傳統的“反映論”，提出了嶄新的“建構論”，在知識的性與相對性、結構性與非結構性、概括性與具體性之間，它更偏向于后者。建構主義學習理論不是一種簡單的學習策略，而是一種全新的學習哲學，它以更多地關注學生、更多地注重交流、更強調課堂的研究活動和小組互動為特征，挑戰了傳統基于“菜單式”和盲目追求效率的學校教育，并成為2l世紀教育改革的主流理論L2]。建構主義認為，知識不是通過教師傳授得到，而是學習者在一定的情境即社會文化背景下，借助其他人(包括教師和學習伙伴)的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式而獲得。由于學習是在一定的情境即社會文化背景下，借助其他人的幫助即通過人際間的協作活動而實現的意義建構過程，因此建構主義學習理論認為“情境”、“協作”、“會話”和“意義建構”是學習環境中的四大要素。

1．3建構主義理論關于學習的方法

建構主義認為，在知識建構過程中，整體性知識比零散性知識更重要，它批評傳統教學中“自下而上”的教學設計，認為這是導致學習過于簡化、脫離現實的原因之一。建構主義提出了與之相反的“自上而下”的教學設計：首先，教師提出整體性學習任務，以與生活經驗相關的真實問題呈現；其次，讓學生嘗試將整體任務分解成各級子任務；再次，學生單獨或通過小組討論，探索完成這些任務的知識技能，最終使問題得以解決。教師在此過程中以合作者、幫助者和輔導者的身份呈現問題，與學生一起探討，提供理解和解決問題的知識及策略。教師要成為學生建構意義的幫助者，就要求教師在教學過程中從以下幾個方面發揮指導作用(圖1)：①激發學生的學習興趣，幫助學生形成學習動機。②通過創設符合教學內容要求的情境和提示新舊知識之間聯系的線索，幫助學生建構當前所學知識的意義。③為了使意義建構更有效，教師應在可能的條件下組織協作學習(開展討論與交流)，并對協作學習過程進行引導使之朝有利于意義建構的方向發展。

2河北科技師范學院電工電子學教學現狀

電工電子學是非電類理工專業的一門重要專業基礎課，河北科技師范學院機電系的機械制造及其自動化專業、農機專業，教育系的教育技術專業，都要開設這門課程，這門課程是電路、模擬電路、數字電路和電機電器4門課程的簡化和濃縮，涉及面廣，而且難度較大。隨著近幾年高校的擴招，河北科技師范學院學生的基礎知識相對薄弱，而且有一部分是招收的對口升學的學生，高中階段沒有學過物理，這就給老師的教學和學生的學習帶來了雙重困難。一般存在以下幾個問題：①由于課程體系和課程內容相對陳舊，大多數學生動手能力、創新意識和創新能力不強，綜合素質不高，適應形勢發展的能力較差。

②先進的計算機軟件、硬件的開發和設計電路的EDA等還沒有引入教學。③教學方法仍然是被動式的多，“滿堂灌”的多，考試方法不能和綜合的考核學生的能力。④對學生缺乏工程訓練，實踐設備和方法落后。

這些問題的存在導致教學效果的不顯著。其最直接的體現就是學生的畢業設計。畢業設計是對大學4年所學知識的綜合應用，幾乎所有機電類的設計離不開電工學知識，而大多數學生存在概念模糊，無系統理論知識，不會選配元器件等問題。同時通過畢業生就業后的反饋信息來看，學生雖然在校學過電工學課程，但他們不會接日光燈電路、不會換保險絲、不會檢查簡單的或民用的供電線路、不會檢查電動機故障、看不懂生產設備的電氣控制原理圖等，即理論與實踐脫節。

3建構主義在電工電子教學中的具體應用

從建構主義學習理論四大要素“情境”、“協作”、“會話”和“意義建構”入手，通過一些實例介紹建構主義學習理論在具體教學中的應用(圖1)。

3．1激發學生的學習興趣幫助學生形成學習動機

興趣是提高知識建構的催化劑。學生感興趣的是他周圍世界對電工電子技術的應用及畢業后他是否能用于工作中，因此要求教師結合其專業特點積極撲捉，從實際生活和學生本身的專業發展來逐步滲透，激發學生的學習興趣和探索欲望。比如從機械類的數控技術、汽車發動機的電噴技術、電動汽車及智能建筑、環境保護設備的研發等新的應用領域，又比如身邊的一些實例，如智力競賽中的搶答器、樓道中的電燈延時開關、音響的功放器等。

3．2創設多樣化情境。實現情境教學

首先，應選擇真實性的任務，避免學習那些脫離現實、過于抽象簡化的內容；其次，教師要設計學習情境使之與現實問題相類似，以提高學生解決現實問題能力為目標[2]。在電工電子教學中，根據每一部分內容的實際情況創設多樣化情境有利于調動學生的多種感官去探索和解決問題。創設不同側面、不同角度表征知識的多樣化情境將為學生的探索提供多種路徑，促進知識的遷移。

．2．1選擇真實情境實例一：整流濾波穩壓電路，以計算機上的指示燈或以VCD、DVD等指示燈所需電源為教學情境。實例二：三相異步電動機的構造，通過拆開的實物進行講解，通過觀察其外殼的銘牌完成對各個參數的理解。

3．2．2創設問題情境例如學生在做負反饋放大電路實驗時測量完基本放大電路的電壓增益后再連接負反饋網絡來驗證接入負反饋會使電壓增益降低這一結論時，往往會由于反饋過深而出現振蕩現象。針對這一問題要求學生利用課余時間查找資料，找出原因和解決的辦法。然后可到實驗室親自調試。結果效果非常好，加深了學生對反饋和振蕩的理解。

3．2．3創設直觀情境及虛擬情境例如積極運用幻燈片、錄像、多媒體等先進教學設施。而使用多媒體教學的較大感受就是運用FLASH動畫制作的內容，它能將書本中較為抽象的理論轉化成動畫的形式表現出來。而這抽象的知識是在黑板上難以實現的。這種動畫制作直觀好看，提高了學生的興奮度，效果很好。又例如在驗證性實驗基礎上進行一些開發性實驗。由于實驗室設備的局限性，可以通過虛擬仿真進行。這一部分針對學有余力的同學。讓他們自學一些虛擬仿真軟件，比如Matlab、OrCADPspice、Protel等，一些學生的興趣相當濃厚。

3．3營造協作學習的環境。培養合作精神

在學習過程中要加強教師一學生、學生一學生之間的合作、溝通與討論，使學生獲得對同一事物更豐富、更的理解。例如學完集成運算放大器后，將學生分成幾組，到電子市場上了解常用的集成運算放大器的型號、價格及應用。再根據各小組的報告，由教師指導，通過小組間相互補充學習，資源共享，達到建構知識的最終目的。又比如在整個教學環節加強教師與學生之間的聯系，學生經常發E-mail到教師的信箱，討論學習、生活等各方面的困惑。同時向同學征詢教學的意見及建議(書面形式)，并把有一定思想和獨到見解的內容選出來，激發學生的表現欲望和參與欲望，同時也培養學生對問題的獨立思考能力。

3．4引導學生建構相關的知識結構網絡。提高學習質量

教學實踐表明，對某一主題知識結構網絡的建構，有助于學生自主發現知識內在的規律性，有助于對概念的多側面的理解，有助于抓住新舊知識的連接點，找出新知識的生長點，激發學習興趣。例如：在學習完半導體二極管和三極管后，可以提出問題：你所知道的放大電路有哪些?你認為放大電路應由什么構成?元器件你又根據什么選取?一個放大電路你要考慮哪些影響它的因素?要求學生用一周的時間查資料來完成并寫成書面報告。本部分告一段落后讓學生再寫一些心得體會并自己設計一些簡單放大電路。又比如：集成功率放大器的外圍電路，有很多電容元件，所選取的電容值各不相同，為什么這樣選取，它們具有的功能有何不同?將前后知識有機結合，完成對電容的理解與應用。

4建構主義對教師的要求

經過一段時間的嘗試與實踐，感到該理論運用于教學中對教師本身的素養提出了更高的要求。過去教師是一個單向控制的知識傳遞者，它只需對所授內容精通，運用的語言表達，最多再輔以一定的直觀教學，即可較好的完成教學任務。但現在作為意義建構的合作者，教師不僅要精通所授內容，還必須熟悉與建構主義理論相配套的教學策略和方法【3]。比如，如何選擇符合教學內容有貼近生活現實的真實性任務，如何設計具體的教學情境，如何在意義建構過程中與學生共同探討和適時交流等等。

許多教師基本是從大學校門到大學校門，缺乏與實踐的結合。同時，河北科技師范學院教師機電類的橫向科研相對薄弱，紙上談兵居多。因此需要深入社會，了解電工電子技術在市場的應用狀況，了解社會對電類人才的需要，了解畢業生的各種反饋信息，同時參加一些學術研討活動，因此也需要學院在此方面予以重視。

電子學論文:電工電子學的教學改革研討

根據各專業工程教育專業認證的要求不同來制定不同的教學大綱。以建環專業為例，同學們以后要考取注冊公用設備工程師（暖通空調），那么我們就把執業資格考試基礎考試大綱做為教學大綱的基本內容。大綱如下：①電場與磁場：庫侖定律、高斯定理、環路定律、電磁感應定律；②直流電路：電路基本元件、歐姆定律、基爾霍夫定律、疊加原理、戴維南定理；③正弦交流電路：正弦量三要素、有效值、復阻抗、單相和三相電路計算、功率及功率因數、串聯與并聯諧振、安全用電常識；④RC和RL電路暫態過程。三要素分析法：⑤變壓器與電動機：變壓器的電壓、電流和阻抗變換、三相異步電動機的使用、常用繼電———接觸器控制電路；⑥二級管及整流、濾波、穩壓電路；⑦三級管及單管放大電路；⑧運算放大器。理想運放組成的比例，加、減和積分運算電路；⑨門電路和觸發器?；鹃T電路RS、D、JK觸發器，同樣，對于計算機專業和網絡專業，根據以后的工程教育專業認證的要求不同，來量身定做不同的教學大綱，在此不一一列舉。

面向工程教育，形成一套行之有效的教學方法

1.面向工程教育，樹立正確的學習觀念。人類對工程的質量和功能的要求是不斷改變的，知識是不停發展的。因此，知識的不斷更新是對工程從業人員的基本要求，要樹立終身學習觀念，才能跟得上時代的發展，滿足工程發展的要求。十幾年前的建筑功能單一，中小型建筑根本就沒有電梯、空調以及通訊網絡系統，而現代建筑正朝著智能建筑、節能建筑、綠色環保建筑的方向發展。這就要求同學們在大學時代就要關注行業動態，不斷學習新知識。而計算機和網絡專業的同學們更應如此，因為這更是快速發展的行業。

2.面向工程教育，充分激發學生的學習興趣?！芭d趣是好的老師”，“從事自己感興趣的職業是一個人一生較大的幸?！?。這是我經常給學生們說的話。要讓學生積極地學、高高興興地學，而不是只為了學分、為了畢業證學。在及時堂課上，就把本門課程和以后從事的職業聯系起來，從而讓學生充分認識到課程的重要性，激發學生的學習興趣。建環專業主要從事暖通空調的設計、施工，就曾經有部分同學認為本門課程與專業關聯不大，那么要讓學生明白暖通空調設備的電源以及控制都離不開電工電子學的內容，各專業之間要相互配合，特別是與電氣專業方面的配合。這樣學生對課程意義清楚了，學習興趣自然也就培養起來了，學生就會主動發現問題，進行有益的探索甚至創新。當然，要做到這樣對教師要求較高，必須有相應的專業背景，并且掌握近期的專業發展動態。

3.面向工程教育，培養學生科學學習、自主學習的能力。學生是教學活動的主體，教學過程中要充分發揮學生的主觀能動性，必須克服滿堂灌的現象，教師在教學活動中要進行啟發、引導，要教給學生分析問題的方法，培養學生獲取知識以及解決問題的能力。必須采用計算機輔助教學等先進的教學手段。這樣至少有兩大好處：一是解決內容多課時少的矛盾，提高教、學效率；二是讓學生學會自主學習的能力，讓學生學會使用先進的工程軟件、網絡等。

4.面向工程教育，培養學生的工程規范意識。工程規范是設計師應該遵守的法律。“科學家講理，工程師守法”，這個“法”就是工程規范。在學習的過程中，給學生灌輸一些工程規范的概念，引導學生學習應用規范，為以后的工作樹立起正確的規范意識。

5.面向工程教育，用多種方式的實驗、實踐鞏固理論。面向工程教育的核心是應用，讓學生學到實用的知識是我們的目的。“從實踐中來，到實踐中去”是我們的認知規律，也是我們要踐行的原則。從實踐中來，就要讓學生有多種多樣的實踐渠道。應當通過基礎實驗、第二課堂和工程參觀、實踐形成一個完整的訓練體系?；A實驗是配合課堂教學所進行的必要實驗，是所有學生都必須經過的實踐環節，是其他實踐活動的基礎。第二課堂是對于那些對電比較感興趣的學生，可以讓他們結合專業知識，在教師的指導下，在實習中搞些小發明、小制作或參與開發控制系統和新產品，也可結合自己專業與電專業同學聯合參與“希望杯”“、挑戰杯”等活動。工程實踐是結合專業利用假期等較長空閑時間參與工程實習，使同學們對工程有更實際的認知和動手能力。

面向工程教育，形成完備的考試方法

在教學過程中可進行一兩次測驗，以隨時發現問題，并且督促學生學習。而期末考試精選內容，考試題中有1/3是基本題，1/3是較難的題，還有1/3是綜合應用的題。實行教考分離，檢驗教學效果。

本文探討了面向工程教育的電工電子學課程教學，論述了電工電子學課程面向工程教育的意義，通過對教學大綱、教學方法、考試內容、考試方法等方面的教學探討，使學生能夠符合工程教育專業認證的要求，符合社會對工程人才的要求，為學生的工程職業生涯打下堅實的基礎。社會在發展，技術在進步，工程要求不斷變化，工程教育專業認證在國內才剛剛開始，所以課程教學探討還有很長的路要走。（本文作者：張傳洋 單位：山東農業大學機械電子工程學院）

電子學論文:上下聯動,助推中小學電子學籍管理行穩致遠

2013年8月，教育部印發《中小學生學籍管理辦法》，要求“學生學籍管理采用信息化方式，實行分級負責、省級統籌、屬地管理、學校實施的管理體制”。目前，我國已建成全國聯網的中小學生學籍信息管理系統，標志著中小學學籍管理工作邁入信息化時代。然而筆者通過調研發現，目前我國中小學學籍管理信息化工作與現實需求還存在差距，亟須改進與突破。

一、現狀描述：學籍管理員專業化水平及工作保障機制亟待加強

筆者以廣東、四川、山西、西藏等22個省（自治區、直轄市）的中小學學籍管理員為調查對象，采用在線問卷調查的方式，通過隨機抽樣，共計發放調查問卷700份，回收有效問卷634份，有效率達90.57%；其中男性408人，占被調查人數的64.35%，女性226人，占被調查人數的35.65%。在內容方面，問卷主要涉及以下問題：本人是否為專職管理員，參加電子學籍管理培訓的次數，對電子學籍相關政策的了解程度，所在學校對于電子學籍管理是否有相關監督激勵機制等。同時，筆者又采用深度訪談的方式。對來自不同省份的10名被訪者分別進行了訪談。通過定量與定性相結合的研究方法。筆者基本摸清了當前我國中小學學籍管理信息化的現狀與問題。

1.兼職學籍管理員人數過半，近八成認為工作量大

在關于“您是否為專職學籍管理員”的問卷調查中，有377人回答“不是”（占被調查人數的59.46%）：有25了人回答“是”（占40.54%）。在被問及對工作量的看法時，有263人認為工作量很大（占被調查人數的41.48%），有240人認為工作量較大（占37.85%），有129人認為工作量一般（占20.35%），僅有2人認為工作量較小（占0.32%）。

2.不同地域學籍管理員信息技術水平存在差異

筆者通過對來自不同地區的學籍管理員進行深度訪談，了解到不同地區的學籍管理員信息技術水平有高有低。例如：來自西藏某地的×老師說，“在學生學籍注冊這一環節，以前都是手寫完成，現在都需要通過Excel將學生信息導入學籍信息管理系統，但是我不會使用Excel?！眮碜院蹦车氐腪老師說，“我快退休了，學校安排我負責學籍管理工作，但我對電腦操作一竅不通?！毕啾戎?，發達地區的學籍管理員信息技術水平普遍較高，如來自廣東深圳的L老師說，“我是計算機專業畢業的碩士研究生，從專業角度來講，我覺得學籍信息管理系統在功能設計上還有待完善?！?

3.學籍管理員政策認知水平普遍待提高

通過將調查問卷中“作為學籍管理員，您工作了多久”和“您了解電子學籍管理的相關政策嗎”兩個問題的交叉分析可以得知：從事學籍管理工作三個月以下的學籍管理員不了解相關政策的占63.64%，從事學籍管理工作六個月到一年的學籍管理員不了解相關政策的占52.50%，從事學籍管理工作兩年以上的學籍管理員不了解相關政策的有18.53%。由此可見，隨著工作時間的延長，中小學學籍管理員對相關政策的了解程度相對較好，但絕大部分工作時間較短的人員對相關政策了解不夠。

4.工作保障機制普遍缺乏，超九成學校無激勵措施

在關于“學校電子學籍管理工作有無相關監督問責機制”的調查中，有390人選擇“有”，占被調查人數的61.51%；有244人選擇“沒有”，占被調查人數的38.49%。在關于“學校電子學籍管理工作是否有相關激勵機制”的調查中，有581人選擇“沒有”（占91.64%）：僅有53人選擇“有”（占8.36%）。由此可見，中小學學籍管理信息化工作的相關監督、激勵機制還有待完善，尤其是激勵機制存在嚴重缺失。

二、原因探析：認識缺位、編制緊缺、專業建設不足

中小學學籍管理信息化工作之所以出現上述問題。歸納起來有以下幾方面原因。

1.相關部門認識不足、培訓缺位

據了解，部分教育行政部門或學校領導對學籍管理工作的認識還停留在以前的紙質化管理階段，未能深入了解學籍管理信息化的新形勢和新要求，因此才會選用信息技術水平不高的人員從事學籍管理工作，也未能及時建立健全相關保障機制。同時對學籍管理員的培訓也不夠及時，尤其是新入職的學籍管理員，崗前培訓不到位或者根本沒有接受過任何培訓就直接上崗，導致其對政策把握不夠，對學籍信息管理系統操作不夠熟練。

2.人員編制緊缺、分工不明

一些學校由于人事編制的原因，不得不讓科任教師兼任學籍管理員，因此導致人員分工不明、工作量大的問題出現，類似問題在一些縣市（區）教育局也普遍存在。例如：A縣教育局學籍管理員曾談到，“我們單位工作人員年齡普遍較大，不太會用電腦，我對電腦稍微熟悉點，所以就負責電子學籍管理工作。但我也有自己的崗位職責，只有利用業余時間管理學籍，一遇到其他單位（如公安局、民政局等）要特定學生的數據，真的忙得暈頭轉向。”

3.學籍管理員欠缺主動性、積極性

筆者在調研中了解到，一些學籍管理員自身對學籍管理工作的重要性也認識不足，未能及時學習、領會相關文件精神，這也是造成學籍管理員政策水平偏低的主要原因。例如：A學校學籍管理員對學籍管理工作態度不夠積極主動，曾說過：“領導不重視學籍管理工作，我重視了又有什么用，付出了又得不到回報?！?

三、對策建議：轉變觀念，完善機制，加強培訓

1.提高工作認識，明確定崗定編

其一，教育行政部門及學校主管領導應提高對學籍管理工作的重視程度，并通過各種媒體進行工作宣傳。如寧夏回族自治區教育廳利用寧夏教育門戶網開設了中小學學籍管理專欄以及“寧夏教育”微信平臺。及時通報相關政策和進展情況。

其二，教育行政部門和學校應結合實際，明確學籍管理人員的崗位職責，定崗定編，保障人員的穩定，同時選擇經驗豐富、業務和技術水平高的人員承擔學籍管理工作。如河北省成立了全省學籍信息管理系統聯合工作組，由省教育廳廳長擔任組長，成員包括多部門負責同志和有關人員；學校也選派業務能力強、計算機應用水平較高的教師擔當學籍管理員。

2.完善工作機制，強化激勵考核

其一。要建立合理的工作激勵機制。教育行政部門及學校領導應充分考慮學籍管理人員的利益訴求和發展需要，通過完善相關激勵機制調動學籍管理T的工作積極性，使其產生歸屬感和認同感。其二，要建立科學的考核評價標準。相關部門可借此加強對學籍管理員的工作監督和檢查，發現其工作問題，提升其工作水平。例如：貴州省建立了中小學學籍信息管理系統量化考評制度、責任追究機制、巡查督辦機制等，同時省教育廳每年借助開學檢查、專項督導等手段不定期對各學校學籍管理情況進行抽查。

3.加強培訓交流，提升業務水平

教育行政部門及學校應積極創造條件，通過多種形式對學籍管理員開展入職及在職培訓。例如：重慶市教委定期開展學籍管理員隊伍的培訓，并邀請專家進行授課答疑，同時建立學籍管理員交流群，學員在群里學習有關政策文件，相互探討工作經驗，大大提高了自身的認識及管理水平。

電子學論文:在醫學電子學課程中的形成性評價現狀分析

摘 要：醫學電子學課程的教學評價是社會關注的熱門話題，終結性的評價方式無法真實反映學生的具體學習狀態，也無法與以能力培養為目的的醫學教育模式相契合。為此，要關注和重視醫學電子課程教學中的形成性評價，通過適當的診斷教育活動和策略，分析醫學電子課程教學現狀中存在的問題，獲取醫學電子學課程中的信息反饋，從而更好地提升醫學生的自主學習能力和終身學習能力。

關鍵詞：醫學 電子學課程 形成性評價 現狀

前言

我國的醫學電子學課程教學要關注學生的自我學習和發展，依循以人為本的思想和理念，以提升醫學教學質量為生命線，結合學校的具體校情，建構具有醫學院校特色的教學質量和監控體系，轉變原有的終結性評價的方式，開展具有激勵和導向功能的形成性評價、發展性評價，通過教學反思，更好地促進教師的專業成長，關注醫學電子學課程中的形成性評價現狀，分析其中存在的問題，從而實現教學實踐的改進和完善。

一、形成性評價的核心理念分析

在我國教學改革深入實施的過程中，倡導學習者的自主學習能力，注重素質教育，這也是新的教學改革的方向和全新的教學思維理念。在醫學電子學課程的教學領域之中，要轉變終結性評價的方式，采用形成性評價，充分重視和關注評價的過程，教師和學生能夠在同一體系之中積極主動地參與，通過評價信息的反饋，實現對教學活動的調節和改善，以更好地提升醫學電子學課程的教學水平和質量。在充分利用形成性評價的過程中，利用教學評價的結論提出對教學過程的診斷性意見和建議，使教學過程的評估體系不斷完善和優化。

二、醫學電子學課程的教學評價的現狀及其問題

醫學電子學課程由質量監控科負責對課堂教學評價的管理事宜，擬定教學評價辦法并落實，可以采用學生評教、教師互評、教學督導評教等方式，實現對醫學電子學課程的教學評價。對于教師的評價則主要涵括平時考勤、課堂提問和討論、實驗設計考評、基本技能操作測試及單元小測試考評、期末考試評價等。另外，學生的自評和互評主要涵括課前預習、課堂學習表現等評價。然而，在醫學電子學課程的教學評價中還存在如下問題：

1.評價主體相對單一

醫學電子學課程教學評價的主體是以學生評價為主、督導組專家評價為輔，并在學期結束的時間作為教學評價時間，并以評價量表的內容作為評價打分的依據，這種教學評價方式相對單一。

2.教學評價的信度較低

在醫學電子學課程的教學評價之中，醫學電子學課程的課堂教學評價主要是由教務處實現對教學及學生的評價，學生對于評價指標體系內容、目的并不清晰，處于被動參與的地位和現象，這就使醫學電子學課程的教學評價的信度較低。

3.評價結果分析不當

在醫學電子學課程之中，教學評價的結果通常是作為教師教學獎勵和分等的參考，并沒有充分體現出教師教學真實的質量水平，這就使教師對評價指標、評價結果分析產生認同，無法形成教學的積極性和主動性。

三、醫學電子學課程的形成性評價提升路徑分析

1.完善醫學電子學課程形成性評價指標體系

為了達到的醫學電子學課程形成性評價效果，需要先完善醫學電子學課程的形成性評價指標體系，要在專家、教師、學生主動參與、集中討論的條件下，建構醫學電子類課程的形成性評價指標體系架構，進行評價指標體系的合理分級和分層，使形成性評價指標體系具有可行性和可操作性，形成《醫學電子學課程形成性課堂教學評價表》、《醫學電子學課程教師教學反思匯報表》，對教師進行四個維度的教學評價，具體來說，一級指標內容為：職業素養、教學準備、教學過程、教學效果。二級指標分別為：（1）職業素養的二級指標包括教師儀表、教學紀律。（2）教學準備的二級指標包括制定教學計劃、準備教學資料。（3）教學過程的二級指標包括教學態度、教學內容、教學手段與方法、教學進度、課堂氛圍、課后輔導、課程考試。（4）教學效果的二級指標包括有學生理解度、學生的學習態度、學生創造性。同時，還要注重評價結果的合理性和保密性。

2.強化教師教學的激勵

醫學電子學課程之中的形成性評價，并非以證明為最終目標，而是以改進和優化為目標，要通過醫學電子學課程教學的形成性評價，強化對教師教學的激勵和導向，突顯出醫學電子學課程教學內容的特性。并在因材施評的形成性評價過程中，可以根據學生具體情況的不同，進行針對性的教學，教師要具有較強的觀察能力、分析能力及組織能力，根據不同層次學生的特點，進行合理的知識性教學。

3.促進教師的自我反思和提升

在醫學電子學課程的形成性評價之中，要強調評價主體的多元化和教師、學生的主體性，采用自我分析或自我反思的方法，記載教學工作進程，更好地促進教師的自我反思和自我教學能力的提升。同時，還可以將電子學習檔案袋引入到對學生的形成性評價之中，將學生的作業資料、反饋資料、自評及互評資料、反思資料存入到電子學習檔案之中，得到全程、多方位的評價，更好地培養共同學習和研究的習慣。

4.實現多元化、多形式、分階段的形成性評價

在醫學電子學課程的形成性評價過程中，還要對學生的學習態度、方法、實踐技能、創造性思維等進行評價，要包涵多樣化的考核內容，如：考勤、課堂提問、課堂測驗、課外作業、實驗報告、實驗操作等，較好地考察和檢測學生的階段性學習成果，更好地培養學生發現問題、解決問題、自主學習的能力，提升學生在學習過程中的團隊協同精神和能力。

四、結束語

綜上所述，醫學電子學課程之中的形成性評價是一種新型的評價理念和方式，它是在多元主體積極參與的條件下實施的，對教師和學生的課程學習狀況進行合理、的評價，實現階段性、多元化的評價和考核，及時反饋，形成良性循環促進師生之間的良性互動和交流，激勵教師的專業成長，提升學生的學習效率。

電子學論文:基于微電子學的無人機技術

摘 要隨著電子信息技g發展，無人機技術已成為一種重要的信息技術手段，相較于有人機而言，無人機系統具有一定的“自主性”，能夠在一定程度上實現系統的自主控制，強化系統的智能性，是無人機系統發展的重要方向。本文就對無人機系統自主控制技術研究現狀進行分析，并展望無人機系統自主控制技術的未來趨勢。本文研究了無人機技術的國內外研究現狀，重點分析六軸飛行器研究領域當前的關鍵技術，包括無人機的研究與設計，并對無人機未來的發展進行了探討。

【關鍵詞】電子信息 無人機 六軸飛行器 研究與設計

1 前言

無人機首次出現在 1917 年，主要應用于防空導彈打靶、軍事偵察、載彈遠程打擊，尤其美國“全球鷹”、“捕食者”、“沙漠鷹”等型號的無人機在海灣戰爭、科索沃戰爭、阿富汗戰爭和伊拉克戰中在偵察和主動攻擊中所取得的良好軍事效果，使得世界各國首先在軍事上開始重視無人機的研制與開發。我國無人機發展起步于 20 世紀 50 年代末，20 世紀 90 年代末，發展才得以提速，國內大學相繼成立了無人機專門研究機構，西安愛生技術集團公司（西安無人機研究發展中心）成為國內一家主要的無人機研制生產廠商。它是航空工業總公司設在西北工業大學集科、工、貿一體化的現代化高科技企業，主要研制和生產系列化小型無人機系統，被國務院發展研究中心確認并入選“中華之最（1949-1995）”，是我國較大的無人飛機科研生產基地。隨后，無人機的發展逐步擴展到民用市場，而在測繪行業的應用成為民用較大且發展較早的一個分支。中國測繪科學研究院于 2003 年完成并通過國土資源部驗收的“UAVRS-II 型低空無人機遙感監測系統的研制”項目，實現了無人機遙控、半自主、自主三種控制方式，利用獲取的影像制作了數字正射影像和線劃圖，開創了國內無人機應用于測繪領域的先河。

目前國際上對多軸飛行器研究與設計較為深入，后期經過大量實驗及不斷地調整和改進，合理的設計了六軸飛行器的整體結構。六軸飛行器的支架通過3D打印而整體打印出成品模型，飛控板和電機都固定在打印出的架子上，將六個電機呈六邊形放置，使飛行器靈活并易于控制。電池利用扎帶固定在飛行器下方，以保障飛行器的重心偏下，增加飛行的靈活性。遙控器通過銅柱將兩個PCB板子連接起來，增加握持的手感，并且主要元件都放在兩塊PCB板中間，增加系統的安全性能前端引出無線通信模塊天線，增加傳輸的功率與距離。

2 調試問題

系統的軟件和硬件調節是一個漫長而復雜的過程，而且在調試過程中會不斷遇到各種問題如電機壞掉、MOS管燒掉、連接突然斷掉甚至在飛行過程中飛行器直接從空中衰落導致整個系統的崩潰。這些問題必須及時的解決，否則根本不能進行下一步的工作。雖然在調試過程中問題不斷，但是整個制作過程累積的大量的寶貴的經驗，在飛行器終于能飛的時候，會發現自己的這些努力是值得的。下面列出調試過程中的遇到的主要問題。

2.1 電機控制與驅動設置問題

動力系統是多軸飛行器的核心系統，因為整個系統的最終目的就是通過PWM波來控制電機的轉速，保障動力系統的穩定是飛行器能運動的前提。在開始調試的時候，總出現電機不轉的問題，通過不斷的驗證發現是電路MOS管選擇錯誤，最終選擇了P溝道增強型MOS管進行對電機的控制。在飛行過程中總會出現MOS管燒毀的情況，還有NRF24L01總是失聯，最終發現是沒有焊接保護電容導致，還有數字地和模擬的地信號沒有分開。并且STM32的PWM控制需要較高的的頻率，當頻率較低時，可能會出現電機轉速不均勻的情況，最終選擇的電機頻率為20KHz，能夠保障系統流暢的運行。

2.2 飛行器的重量問題

在開始設計時由于沒有考慮飛行的重量，導致飛行器根本飛不起來。之后更換飛行器支架，更換更大功率的電池，總體來說就是讓飛行器的重量更輕，讓飛行器電機的拉力更大。還有飛行器電機的垂直放置也是相當重要，當傾斜時，會有一部分的力是飛行器向某個方向飛行，并且這個力不容易抵消。

2.3 PID的參數整定問題

PID控制器直接控制的是飛行器的電機輸出，直接影響六個電機的轉速，控制飛行器的飛行姿態。因此合理的PID參數可以使飛行器更加平穩的飛行，所以說PID參數對飛行器的姿態確定至關重要。并且在飛行器的飛行過程中，可以通過PID的調整來實現不同的飛行效果如翻滾動作，以達到在各種控制環境下的穩定運行。PID參數中，P、I、D三個參數作用各不相同，在實際中，其輸出的結果是相互影響的。為了保障飛行器的平穩飛行，需要多次對PID三個參數進行調節，保障系統對飛行姿態的快速響應以及在外界干擾到來時系統能夠穩定的運行。

2.4 遙控器控制頻率問題

在剛開始遙控飛行時，遙控器對飛行器的控制總是慢0.2秒左右，導致遙控器不能實時的控制飛行器的姿態，出現一些意外的碰撞等狀況。調試遙控器的過程中發現，在主循環中加入了過多的程序，導致系統循環一次的時間過長，系統響應慢，傳輸數據的頻率過低，整個系統反應過慢。解決辦法是增大遙控器的頻率，并減小主函數中循環的代碼量，留下最基本的代碼，保障整個系統的流暢運行。

3 結論

六軸飛行器是一種較為新型的飛行器，目前國內外的發展迅速，在各個領域中都起到了重要的作用，并且將來會發展到更廣闊的空間。隨著技術上的發展，多軸飛行器會向微型化、自動化方向發展，能夠更好的結合實際，發展到各個領域。本課題研究比較了許多國內外的產品，并通過比較，結合其優點，彌補其不足，根據實際情況進行研發，最終完成了六軸給星期的設計。隨著科學的發展，本文設計的六軸飛行器還可以得到更好的改進，隨著時間的推移，會有更好的產品出現在人們的面前。

電子學論文:細化核電子學實驗考核

摘要：實驗教學是培養學生綜合素質、創造能力、實踐能力的重要途徑?？茖W合理、公正有效的考核和成績評定是提高實驗教學質量的有效途徑。近幾年筆者對實驗教學考核方式不斷進行探索，通過細化實驗教學的過程考核和質量考核，提高了學生對實驗課程的重視程度，促進了學生實踐動手及創新能力的提升，達到了良好的教學效果。

0 引言

核類專業的實驗考核體系過去一直采用“最終成績=預習報告+實驗報告”的結構，一方面，導致了部分學生學習能動性不夠，實驗中只看不做當一個“觀察員”或者機械的當“記錄員”，不動腦和手[1-3]；另一方面，導致學生只重視實驗報告而不重視實驗過程和實驗素質的提高，這樣削弱了學生對實驗的學習興趣，不利于促進學生動手實踐能力、創新能力的提高[4，5]。舊的實驗考核體系已無法反映學生學習的真實水平，在一定程度上阻礙了實驗教學質量的提高。

《核電子學實驗》是一門應用性很強的專業基礎實驗課程，既是理論與實踐相結合的教學課程，又是課堂理論知識的繼續、補充和深化，可幫助學生鞏固加深和補充課堂所學理論課程的內容。

為了使學生的成績能夠客觀公正地反映學生對實驗基本知識和操作技能的掌握程度，真實有效地評價學生的實驗能力，激勵學生學習的積極主動性，我們從細化實驗教學過程管控和質量把控方面入手，采用平時實驗成績與期末實驗操作考試成績相結合的辦法，最終成績比例為：平時實驗成績占總成績的70%，其中包括考勤、預習報告、實驗操作技能以及實驗報告；實驗操作考試成績占總成績的30%。

通過持續的細化量化考核，提高了學生對實驗課程的重視程度，提升了學生實踐動手能力及創新能力，達到了良好的教學效果。

1 平時實驗成績的評定

1.1 考勤

學生若因某種原因不能按時上課，可以提前向任課實驗教師請假，并選擇其它時間進行實驗。考核包括：不遲到、不早退，遵守實驗室的各項規章制度，這部分考核成績占到平時成績的5%。

1.2 預習報告

為了讓學生在實驗課內能更好地掌握并完成實驗項目，學生須在課前預習并提交預習報告。預習報告包括熟悉儀器操作規程、理解實驗原理、了解實驗主要內容、步驟及注意事項。

為了督促學生自覺地在實驗前充分預習，提高實驗課的教學效果和質量，教師在集中講解時采用提問的方式，并將學生回答問題的情況記錄下來作為考核成績的一部分。預習報告（占8%）成績與回答問題成績（占7%）占平時成績的15%。

1.3 實驗操作

實驗過程中主要從熟練程度、分析解決問題的能力、科學態度、習慣等方面進行考察。教師及助教在巡視過程中及時對以上各方面情況作出評價，給出成績。實驗操作這部分考核成績占平時成績的50%。

1.3.1 熟練程度考察

學生實驗過程中，教師及助教來回巡視，并對學生的基本動手能力、實驗內容理解能力、實驗儀器的相互連接、儀器的使用是否正確、能否合理安排實驗時間等方面的情況作出評價，給出成績。

1.3.2 能力考察

對學生的觀察能力、分析問題和解決實際問題的能力進行考核。

教師要求學生解答：

①實驗過程中出現某一現象的原因；

②若某一條件的改變有可能出現的問題或現象；

③若實驗結果與理論不相符，如何尋找原因、采用何種方法解決；

④實驗誤差的來源等等。

這樣促進了學生對實驗的重程度，提高了學生的積極性和主動性，提升了學生觀察、分析、解決問題的能力和改革創新能力，進一步促進了實驗教學質量的提高。

1.3.3 實事求是的科學態度考察

實驗是培養學生尊重實驗數據、實事求是的科學態度、養成良好的實驗記錄習慣的重要途徑。每次實驗項目結束后要求學生不要著急清理、關閉儀器，應先與同組的同學一起將實驗原始數據、圖表給任課教師進行檢查。任課教師認真檢查每組學生的實驗數據并適當提出問題讓學生當面回答，以便考查是否真正掌握。

電子學論文:當前微電子學與集成電路解析

摘 要 微電子學屬于電子學的分支學科，以半導體為主要對象，形成微小型電路和系統等。而集成電路屬于微型電子器件，將各類元件通過合理的布線方式，成為一個具備完整電路功能的結構。微電子學與集成電路直接關系到相關高新產業的發展和進步。展開對微電子學與集成電路的分析，旨在明確微電子學與集成電路的基本情況，推動微電子學與集成電路的有效應用，實現相關產業的創新和發展。

【關鍵詞】微電子學 集成電路 半導體

微電子學與集成電路是現代信息技術的基礎，各類高新行業在具體發展中，均會對微電子學和集成電路進行應用。其中，集成電路選擇半導體鏡片作為基片，并結合相關工藝，將電阻、電容等元件與基片連接，最終形成一個具備完整電路功能的系統或是電路。較比集成電路微電子學是在集成電路的基礎上，研究半導體和集成電路的相關物理現象，并有效的對其進行應用，滿足各類電子器件需求的效果。基于此，本文對當前微電子學與集成電路展開分析，具體內容如下。

1 微電子學與集成電路解讀

微電子學是電子學的分支學科，主要致力于電子產品的微型化，達到提升電子產品應用便利和應用空間的目的。微電子學還屬于一門綜合性較強學科類型，具體的微電子研究中，會用到相關物理學、量子力學和材料工藝等知識。微電子學研究中，切實將集成電路納入到研究體系中。此外，微電子學還對集成電子器件和集成超導器件等展開研究和解讀。微電子學的發展目標是低能耗、高性能和高集成度等特點。

集成電路是通過相關電子元件的組合，形成一個具備相關功能的電路或系，并可以將集成電路視為微電子學之一。集成電路在實際的應用中具有體積小、成本低、能耗小等特點，滿足諸多高新技術的基本需求。而且，隨著集成電路的相關技術完善，集成電路逐漸成為人們生產生活中不可缺少的重要部分。

2 微電子發展狀態與趨勢分析

2.1 發展與現狀

從晶體管的研發到微電子技術逐漸成熟經歷漫長的演變史，由晶體管的研發以組件為基礎的混合元件（鍺集成電路）半導體場效應晶體管MOS電路微電子。這一發展過程中，電路涉及的內容逐漸增多，電路的設計和過程也更加復雜，電路制造成本也逐漸增高，單純的人工設計逐漸不能滿足電路的發展需求，并朝向信息化、高集成和高性能的發展方向。

現階段，國內對微電子的發展創造了良好的發展空間，目前國內微電電子發展特點如下：

（1）微電子技術創新取得了具有突破性的進展，且逐漸形成具有較大規模的集成電路設計產業規模。對于集成電路的技術水平在0.8～1.5μm，部分尖端企業的技術水平可以達到0.13μm。

（2）微電子產業結構不斷優化，隨著技術的革新產業結構逐漸生成完整的產業鏈，上下游關系處理完善。

（3）產業規模不斷擴大，更多企業參與到微電子學的研究和電路中，有效推動了微電子產業的發展，促使微電子技術得到了進一步的完善和發展。

2.2 發展趨勢

微電子技術的發展中，將微電子技術與其他技術聯合應用，可以衍生出更多新型電子器件，為推動學科完善提供幫助。另外微電子技術與其他產業結合，可以極大的拉動產業的發展，推動國內生產總值的增加。微電子芯片的發展遵循摩爾定律，其CAGR累計平均增長可以達到每年58%。

在未來一段時間內，微電子技術將按照提升集團系統的性能和性價比，如下為當前微電子的發展方向。

2.2.1 硅基互補金屬氧化物半導體（CMOS）

CMOS電路將成為微電子的主流工藝，主要是借助MOS技術，完成對溝道程度的縮小，達到提升電路的集成度和速度的效果。運用CMOS電路，改善芯片的信號延遲、提升電路的穩定性，再改善電路生產成本，從而使得整個系統得到提升，具有極高研究和應用價值?？梢詫MOS電路將成為未來一段時間的主要研究對象，且不斷對CMOS電路進行縮小和優化，滿足更多設備的需求。

2.2.2 集成電路是當前微電子技術的發展重點

微電子芯片是建立在的集成電路的基礎上，所以微電子學的研究中，要重視對集成電路研究和分析。為了迎合信息系統的發展趨勢，對于集成電路暴露出的延時、性等因素，需要及時的進行處理。在未來一段時間內對于集成電路的研究和轉變勢在必行。

2.2.3 微電子技術與其他技術結合

借助微電子技術與其他技術結合，可以衍生出諸多新型技術類型。當前與微電子技術結合的技術實例較多，積極為社會經濟發展奠定基礎。例如：微光機電系統和DNA生物芯片，微光機電系統是將微電子技術與光學理論、機械技術等結合，可以發揮三者的綜合性能，可以實現光開關、掃描和成像等功能。DNA生物芯片是將微電子技術與生物技術相結合，能有效完成對DNA、RNA和蛋白質等的高通量快速分析。借助微電子技術與其他技術結合衍生的新技術，能夠更為有效推動相關產業的發展，為經濟發展奠定基礎。

3 微電子技術的應用解讀

微電子學與集成電路的研究不斷深入，微電子技術逐漸的應用到人們的日常生活中，對于改變人們的生活品質具有積極的作用。且微電子技術逐漸成為一個國家科學技術水平和綜合國力的指標。

在實際的微電子技術應用中，借助微電子技術和微加工技術可以完成對微機電系統的構建，在完成信息采集、處理、傳遞等功能的基礎上，還可以自主或是被動的執行相關操作，具有極高的應用價值。對于DNA生物芯片可以用于生物學研究和相關醫療中，效果顯著，對改善人類生活具有積極的作用和意義。

4 結束語

微電子學與集成電路均為信息技術的基礎，其中微電子學中囊括集成電路。在對微電子學和集成電路的解析中，需要對集成電路和微電子技術展開綜合解讀，分析微電子技術的現狀和發展趨勢，再結合具體情況對微電子技術的當前應用展開解讀，為微電子學與集成電路的創新和完善提供參考，進而推動微電子技術的發展，創造更大的產值，實現國家的持續健康發展。

作者簡介

胥亦實（1994-），男，陜西省榆林市人。大學本科學歷?，F供職于吉林大學。主要研究方向為集成電路工程。

作者單位

吉林大學 吉林省L春市 130000

電子學論文:硅基光電子學與光電子器件應用

摘 要：本文介紹了光子晶體的概念，回顧了硅基光子學的發展歷史，分析了其發展現狀和面臨問題。光電子器件以光子代替電子傳遞菲涅爾理論在《光電子學與光電器件實驗》課中的應用 石墨烯光電子學 光電子器件設計\制模和模擬 光電子器件領域投資正當時 光電子器件行業發展趨勢分析 研討式教學方法在《光電子學》課程中的應用 自由空間光通信中光電子器件的現狀分析 《光電子器件》雙語課程中創新型人才培養的方法探究 光電子學課程設計教學的探索與實踐 異質兼容集成半導體光電子器件與集成基元功能微結構體系 光電子技術的發展與應用 光電子學基礎課程教學改革初探 硅光電子:IT產業新曙光 光電子技術教改探索 電子科學與技術專業的光電子材料與器件課程教學方法研究 科技部：“低成本光纖接入網關鍵光電子器件及裝備研制”項目順利通過驗收 探討光電子技術的發展與應用 電子科學與技術專業光電子實驗室建設 光電子產業發展動態研究 2012年亞洲光電子會議在京舉辦 常見問題解答 當前所在位置：中國論文網 > 科技 > 硅基光電子學與光電子器件應用 硅基光電子學與光電子器件應用 雜志之家、寫作服務和雜志訂閱支持對公帳戶付款！安全又！ document.write("作者： 王嘉翊")

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摘 要：本文介紹了光子晶體的概念，回顧了硅基光子學的發展歷史，分析了其發展現狀和面臨問題。光電子器件以光子代替電子傳遞信息，因為光子的輸運特性便具有熱損小、功率損失低、占用體積小、傳遞信息速率高的特點，因而受到人們的廣泛關注。要實現“全光子化”傳遞信息需要實現集成光回路。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術難點本文對展望了硅基光子學和光電子器件的應用前景。

關鍵詞：光子晶體；硅基光電子學；集成光回路

1 光子晶體

光子在傳播時，遇到周期排布的介電常數材料，將會產生布拉格散射，因而會產生光子能帶與帶隙，使光子晶體具有光半導體的性質[1-2]。目前來說，我們主要靠對于缺陷的引入來實現對光子的局域化控制。缺陷有兩種基本形式：線缺陷和點缺陷。當引入線缺陷時，對于處在光子晶體禁帶能量的光子，它不能逃逸進入周圍的光子晶體當中，因而只能沿著線缺陷的確定路徑傳播。光子晶體波導對于光的傳輸性能強過傳統的波導物質，例如光纖。光纖依靠全反射作用來實現光的傳輸，但在較大轉彎角處由于不再滿足全反射條件而會有光子逃逸。在微納尺度上使用光子晶體波導的傳輸效率更高。光子晶體憑借它的特點，被廣泛研究。例如一些應用于各個不同的光頻段，有的看重更低的損耗、小限制的傳播窗口，還有一些則具有特殊用途（減緩光速）。

自從光子晶體的概念被提出以來，它就和它的蘊含的巨大應用價值聯系在一起。[3]它那特有光子帶隙能夠抑制物質的自發輻射，而這可以用于制作全反射鏡。另外，我們在其中引入缺陷，可以制成缺陷模，而缺陷?？梢杂弥谱魑⑶?、波導、光開關、甚至人們熟知的激光器和探測器等等?？傊?，集成光電子學是光子晶體主要的活躍范圍，但是同時光子晶體在其他各個方面也有著重要的應用價值，它可以提高現今不斷走進我們日常生活的發光二極管的工作效率。

2 硅基光電子學

由于硅基半導體集成電路在生產規模和成本方面具有明顯的優勢， 所以現階段人們嘗試用硅作為制作納米級電子器件的主要材料，來縮減在Ⅲ-Ⅴ族元素中尋找材料制作具有相同目的的微納光電子器件的成本，現階段人們憑借已知的硅在1.3～1.5μm通信波段具有的低功耗的優勢，并以此為基礎，已經成功生產出大量的硅基微納光電子器件，就比如說此類的耦合器、光波導器件等。雖然說現階段硅基微納光電子器件已經具有相當明顯的優勢，但為了它在具體應用的過程中保障夠達到預期的應用效果，我們需要對其部分性能進行有效的優化。只要硅基微納光電子器件在性能方面能夠不斷地優化、我們的技術能夠不斷完善，它的應用空間就會得到擴展。

在對硅光晶體的研究中，我們已經看到：在硅基材料中引入光子晶體可以明顯的提高它的發光效率。憑借這我們可以預見：隨著新型硅基高效發光材料研究的不斷深入，新型制備技術如電注入泵浦方法的突破和光子晶體物理性質研究的深入，以及對于高效硅基材料的發光特性使用光子晶體的局域光效應加以控制，就很有可能提高硅基材料的l光增益，以此實現擁有低閾值的硅基激光器制備，進而可以在微電子芯片中利用光子替代電子作為載體來實現光耦合互聯，消除電子傳播發熱的劣勢，這樣就可以突破電子瓶頸效應。[4]

3 集成光回路

和普通的信息處理相似，信息處理“全光子化”，就是指利用光來進行信息傳遞。它的概念包涵了光信號的發出、它的調節、對光信號的接收、對于信號的處理、信號的返回的整個過程。作為光信號的來源的有源發光器以光子晶體為基礎，光信號又受到光子晶體制成的光開關調節和制約。光子晶體波導還能實現對于信號的傳輸與分流的作用，根據第二節提到線缺陷波導的傳輸優勢，能夠實現高效率低損耗，每個分路又要經波分復用器件下載，各個分路中的光信號在各自受到新的調制后，重新匯聚到干路， 回到接收裝置。因為每一部分的各個部件在所用材料與大小上近乎一致，我們知道，傳統光學器件的大小在厘米尺寸，微小的加工誤差都會導致其工作頻率的較大改變，因而產生光模式不匹配的問題，都會有較大的功率損耗，微型化的光子器件能避免這一問題。同時相同材質大小統一也方便光路一體化的實現。再加之與日益成熟的制備技術相適應，將會為全光路信息傳遞集成化鋪就道路。

4 問題分析與展望

二十多年過去了，經過這些年的發展，光子晶體理論已經不斷發展完善，我們也已經在其原理、設計取得了不斷進步。二維光子晶體的制備相對容易，已有諸如反應離子刻蝕和深紫外曝光等成熟技術。相對來說，對于集成光路更重要的三維光子晶體制備技術目前還不成熟，已有一些方法但還不能大規模集成化應用，因此是關鍵發展方向。但是現有制備技術還是不，仍然有許多難題、核心關鍵有待克服。例如，二維晶體中的誤差控制，由于我們使用的光子頻率都在納米量級，晶體中幾何上的微小誤差都會導致對調制頻率的影響，進而影響發射接收以及模式匹配。而我們需要將制備技術的精度提升到亞納米量級，才可以制備出高Q值的微腔，我們需要這樣一個可行的、簡便的方法。隨著光子晶體各種特殊現象、性質在被不斷發現，一些新的研究方向隨之提出，或許一些新的性質會隨著人們對于光子晶體的不斷發掘而被發現。

在硅基有源器件方面：我們仍對于滿足電泵浦、通信波段、產品化的硅基光源探尋不深，其中就包括擁有低閾值特性的III-V鍵合光源，十分穩定的、使用低電壓驅動的鍺激光器，還有以Er離子為基礎的電泵硅激光器；我們仍需在調制器上努力以滿足需求。鍺探測器的暗電流制約其發展，為能夠大規模量產，需新技術降低暗電流。

在硅基無源器件方面：問題之一就是硅基波導材料實現低損耗需要特殊工藝處理，因而無法實現大規模電路集成；其二為實現光柵的高耦合效率需要增加反射層，使得工藝更為復雜；這些器件的加工工藝急需簡化，使其能用標準的CMOS工藝制備。在硅基光電集成方面：怎樣將光纖和波導高效耦合是一個難題；因為硅基光電子器件的多樣性，所以需要化為統一標準。另外加工平臺成本較高。此外，硅的高熱光系數使得其光學性能受溫度影響，這一點是器件設計上的難題。封裝也不容忽視。因此，為了硅基光電子集成投入量產，我們需要在材料、工藝、設計等方面進行研究。

展望未來它將幫助我們實現高速、低能耗的探測器設計；擁有低損耗的硅基激光器；十分高效的硅基光電子集成；高計算速率的光電接口；大能夠投入量產的大規模集成設備。

5 結語

在科學研究興盛的當下，人們對于生產生活的需要往往能帶動一種新的科學技術的出現與發展，沒有人們需求的推動新的學說只是空想。新興生產技術的完善與發展也是需要科研工作者們堅持不懈的探索與嘗試。光子晶體獨特的性質備受關注，全世界的科研人員都對它抱有濃厚興趣，最初的概念現今已經拿出了實體成果，我們可以看出對于它的研究人們走過的路程。在光子晶體的實用方面，我們以降低制作難度，減小制作成本，降低不確定性與不穩定性為目標，這也是為實現光學集成所必須做出的雖然這里仍有許多難題等待突破，但是我們仍在為之奮斗。