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电子学论文范文10篇

时间：2023-03-23 18:31:38

电子学论文

电子学论文范文篇1

关键词微电子技术集成系统微机电系统DNA芯片

1引言

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

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

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

221世纪上半叶仍将以硅基CMOS电路为主流工艺

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

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

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

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

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

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

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

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

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

因此，目前可以认为它们的理论是清楚的，工艺有待于探索和突破。

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

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

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

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

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

4系统芯片（SystemOnAChip）是21世纪微电子技术发展的重点

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

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

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

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

对于系统芯片（SOC）的发展，主要有三个关键的支持技术。

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

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

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

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

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

5微电子与其他学科的结合诞生新的技术增长点

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

6结语

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

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

参考文献

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

[2]BobSchaller.TheOrigin,Natureandlmplicationof“Moore’sLaw”,http///research/barc/gray/moore.law.html.1996.

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

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

电子学论文范文篇2

关键词微电子技术集成系统微机电系统DNA芯片

1引言

221世纪上半叶仍将以硅基CMOS电路为主流工艺

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

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。

4系统芯片（SystemOnAChip）是21世纪微电子技术发展的重点

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。

对于系统芯片（SOC）的发展，主要有三个关键的支持技术。

（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。

5微电子与其他学科的结合诞生新的技术增长点

6结语

参考文献

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

[2]BobSchaller.TheOrigin,Natureandlmplicationof“Moore’sLaw”,http///research/barc/gray/moore.law.html.1996.

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

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

电子学论文范文篇3

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

1光电检测电路的基本构成

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

2光电二极管的工作模式与等效模型

2．1光电二极管的工作模式

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

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

2．2光电二极管的等效电路模型

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

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

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

3电路设计

3．1主放大器设计

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

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

3．2滤波器设计

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

B=f2-f1=f0/Q

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

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

本设计选用了去处放大器来进行设计。

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

对于第一部分，即低通滤波器，系统要求的低通截止频率为fc，其传递函数为：

第二部分为高通滤波器，系统要求的高通截止频率为fc，其传递函数如下：

4完整的检测电路设计

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

电子学论文范文篇4

二、投稿要求如下：1．来稿内容应有较高学术水平，有创新之处，表达上做到主题突出、观点明确、论据充分、结构合理、层次清楚、语言通顺、文字简练。2．作者投稿需向编辑部提供一份声明：稿件内容属于作者的科研成果，署名无争议，且未公开发表过。3．来稿一般不超过8000字（含图、表），内容包括：中英文题目、中文作者姓名及汉语拼音的作者姓名、作者单位及英文译名、作者简介（性别、出生年份、学位、职称及研究方向）、中英文摘要（250字左右）、关键词（3～8个）、中图分类号、正文、参考文献。如为基金项目资助论文，请在文稿首页注明，并列出批准文号。4．摘要应说明论文的目的、方法、结果与结论。英文摘要的内容需与中文一致。5．文中的量与单位应符合国家标准和国际标准。外文字母必须分清大小写、正斜体（包括黑正体、黑斜体及白正体、白斜体）；上下角的字母、数字和符号，其位置高低应区分明显。6．图、表不超过6幅；图、表须有名称和编号，其内容要与正文中的编号和说明一致；插图和照片必须是清绘图和原照片，绘制符合国家标准，最好控制在7．5cm×7．5cm内；有坐标系的插图，纵横坐标上均要有适宜的刻度、对应的数据，并标注出其所代表的物理量和单位；表格尽量采用三线表的形式绘制。7．参考文献只择最主要的列入，一般不超过10条，未公开发表的资料请勿引用。文献序号以文中出现的先后顺序编排，文后须与正文中的一一对应。文献作者3名以内应全部列出，4名以上的只列出前3名，后加“等”字（或etal）；外文作者姓在前，名在后，名可用缩写，但不加缩写点。

三、来稿请写清作者或联系人姓名、电话、E－mail、工作单位、通讯地址及邮政编码，自投稿之日起，两个月内未接到通知者可自行处理稿件。

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电子学论文范文篇5

1995年5月22一26日,在美国马里兰州巴尔的摩召开的第15届“激光与光电子学(CLEO)”和第5届“量子电子学与激光科学(QELS)”会议,是世界规模最大的激光一光电子一量子电子学领域的重要的国际会议。本会议一个特别新的内容是激光在生物学与医学上的应用。同时,还举办了一个庞大的技术展览会,展览了许多与生物医学有关的新产品。会上千余篇,内容主要侧重固态与半导体激光器、非线性光学、超短脉冲激光光源、激光在医学生物学中的应用等。这些论文反映了近年来激光科学技术的进展,现分述如下。

1半导体激光

十分引人注目的是半导体激光器件研究方面的成果。其中有关新材料及其处理过程,器件工作物理机制,器件的设计思想,器件工作向短波段的延拓等,都有很大的发展。光子带隙、半导体量子电子学的理论和实验研究逐步使量子阱异质结激光器迈向实用阶段,并导致光学和光电子学用的量子阱器件以及超短脉冲半导体激光器和高速光探测器件的迅速发展。这对推动高速通讯的发展是十分重要的。垂直腔面发射激光器(VCSEL)的功率转换效率已经高于50%,阑值电流200拼A,工作体积7只7(拜m)2;半导体纳米结构材料已经可以制作出微腔激光器。一个10nm的腔体可产生1000nm波长的窄频带辐射。可见区,特别是蓝绿波段半导体激光器研制令人鼓舞,一旦进入实用阶段,势必剧烈改变小功率可见区激光器销售市场的状况,并将大大扩展激光在科技和生活领域的使用范围。长波可见段630nm,650nm和670nm的红色激光二极管(LD)制作成本较前两年已大大下降。目前可以预感到:在激光显示、激光准直、激光印刷、激光医学生物学应用等方面,半导体红光激光二极管将会迅速占领氦氖激光器的原有市场,取而代之。与此有关的蓝色发光二极管(LED)已开始以远较红、黄、绿色发光二极管高昂的价格投放市场(随着技术改进,将很快降低成本),形成了大型彩色显示屏幕蓬勃发展态势。在半导体激光领域,近年备受关注且影响着该领域进一步发展的课题是半导体纳米结构和微腔以及在这类器件中的相干现象的研究。

2固体激光

迅速发展的另一领域是固体激光器。近两年,明显看到:纤维激光和波导固体激光,可调谐固态激光,特别是用半导体激光二极管阵列泵浦的“全固态化”固体激光器的实用化,将可以达到许多目的:相对廉价、稳定性好、寿命长、波长可调谐范围宽、脉冲宽度窄,还可以具有优良的空间分布光束质量等。因此,具有广泛的应用价值。它已开始取代优质、高功率的气体激光器,用于微束打印和数据存储。尤其值得一提的是:“全固态化”的钦宝石激光器,在连续操作时.波长可调谐范围甚宽(从600~1100nm),功率很易达到瓦级水平。在锁模脉冲运转时,可以产生自锁模,脉宽达数十飞钞,平均功率已达瓦级。如此一来,再配合非线性频率变换办法,可以把激光波段扩展到很大的范围。再加这类激光器的装里有牢靠、调节简便的优点,可以做成车载、机载系统。显然,在不远的将来,有可能由它淘汰染料激光。

3非线性光学

非线性光学领域的论文最为吸引人的是一些新的无机或有机光学材料的诞生和应用。目前从紫外到中红外的实用的光学参童振荡器已商品化。此外,与高速信息公路有关的孤子激光产生和传翰问题,其成果已陆续投人实际使用。

4超短超快激光

会议中研讨的一个特殊领域是超短脉冲激光的产生与测量及其在电子学、医学、成象和超快过程控制方面的应用。钦宝石的锁模飞秒激光装置以及光纤激光器的锁模是与当前研究超短光脉冲发生技术的热点。其中有关的机理与技术已趋成熟,将会很快开辟通信、化学、生物学的应用。

5激光生物医学应用

这次会议的一个新颖论题是:激光在生物医学领域的应用。看来,由于激光技术装置的稳定、成熟、易于操作、价格下降以及其特有的难予取代的优点,将很快渗入生物学研究。以及极其审慎的临床医学应用领域。其中成效特别显著的一个方面是激光诱发荧光技术应用于细胞动力学的数字显微成象和生物学过程监测。高速时间分辨荧光光谱技术已开始成功地用于临床医学诊治。

电子学论文范文篇6

84年7月本科毕业于河工大自动化系，99年7月研究生毕业于哈工大通信与信息系统专业并获工学硕士学位，目前在读河北工业大学电机与电器学科博士；*年8月取得教授任职资格，*年3月聘任。自97年4月任电子系副主任，20*年8月任系主任/兼党总支书记。社会兼职：中国电子学会高级会员、廊坊市电子学会秘书长，电气工程（自动化）教育专委会理事、廊坊市科技局联系性挂职副局长。

二、主要教学研究和科学研究工作成果

1．教学研究和课程建设

系统讲授主干技术基础课和专业课9门，指导全部实践教学环节，主持或参加5项教学研究和课程建设课题并获1项河北省教学成果三等奖（促进产学研结合，提高人才培养质量——电子工艺实训基地建设与应用）和多项院级成果和奖励：主持的《电子类技术基础课程实践教学体系改革》获学院教学成果一等奖；负责学院第二批重点课程建设《电工电子系列课程建设》，评为院精品课程；《综合测控实验室的建设与应用》项目获学院教学成果二等奖；参加的《开展以专业教研室为基地的课外科技活动培养学生的实践和创新能力》课题和河北省“十五”规划课题《大学生创新素质评价》课题的子课题已取得较好效果，在最近一届的大学生挑战杯、电子设计大赛中取得河北省1项特等奖、1项一等奖、4项二等奖和2项三等奖，这是历届的最好成绩，也是全省专科参赛校的最好成绩，并以此为契机成立了学生创新实验室。

主编了3本教材：《可编程器件EDA技术与实践》和《电子CAD实用教程》，机械工业出版社出版，全国发行；控制器局部网(CAN)，院内出版，并以此为基础进行了双语教学的探索。

以第一作者发表教研论文3篇：《电子类技术基础课程实践教学体系改革》获教育部电工电子课程指导委员会优秀论文奖；《以大学科人才培养为目标,构建电工电子系列课程体系》获学院/冀鲁豫，一/三等奖；《电子产品设计与工艺专业改革与实践》获学院教育观念与教学改革论文一等奖。

2．专业建设

主持自动化、电子信息工程二专业的改建本科；主持省级试点专业电子产品设计与工艺和应用电子技术专业建设；新增高职高专楼宇自动化专业完成*级高职高专教学计划的全面修订工作，体现应用性、适应性和实践性。

3．实验室建设

主持完成了电子工程系五年实验室建设发展规划和各年度实验室建设计划。形成了具有2个实习基地、2个技术中心和8个综合与专业实验室的实践平台。负责两项财政部中央与地方共建高校专项资金项目——电子工艺基地子项（重点学科实训基地420万）建设（现已完成）和；EDA技术与应用实验室（电子信息技术基础实验室）建设（通过财政部专家组评审）。

三、科研工作业绩

1．已完成项目9项：省级鉴定课题2项：《燃油、燃气锅炉单片机控制器研究与应用》、《变频调速恒压供水系列设备研制与应用》*年通过省科技厅鉴定,国内领先，并获学院科学研究成果二等奖,廊坊市科学技术进步三等奖。完成或获奖课题7项：《GJ-Ⅱ型高压静电油烟净化设备》获学院科学研究成果一等奖；《智能数显回弹仪》获学院科学研究成果二等奖；《职业技能鉴定考务管理系统》获学院科学研究成果三等奖；负责的《集散式微机测控系统与研究》已验收；主持并完成《基于CAN总线测控系统的研究》，已经投入教学使用；主持完成横向课题《管道工程项目后评价软件系统开发及技术服务》和《原油管道结蜡模拟实验建设》，研究经费26.5万元.

电子学论文范文篇7

为加快建设世界一流科技期刊出版强国，我国科技期刊的高质量发展既是大势所趋，也是科技期刊工作者肩负的使命与责任［1］。电气、电子工程是现代科技领域中的核心学科之一，更是当今高新技术领域中不可或缺的关键学科［2］。科学引文索引扩展版（SCIE）是世界范围内公认的最权威的科学技术文献数据库，2016年至2020年SCIE收录的电气、电子工程领域论文高达391016篇。其中2020年的记录有101764条，在254个学科分类中，继材料科学多学科、环境科学和化学多学科之后排名第4。电气和电子工程囊括了几乎所有的世界前沿研究，是现代科技领域的核心部分，近年来在世界范围内备受青睐。在高速发展的学科背景下，实现电气、电子领域科技期刊国际化，提升国际话语权，增强我国科技软实力是我国电气、电子领域期刊发展的当务之急。文章利用SCIE数据库的统计数据，定量描述电气、电子工程领域的中国论文产出，分析我国电气、电子领域的研究现状及发展趋势，旨在为我国此领域期刊整体水平的提高提供建议和参考。

二、我国电气、电子工程领域现状

文章所用数据来自科学引文索引核心合集中的SCIE数据库，数据下载时间为2021年8月27日。2016年至2020年SCIE收录的电气、电子工程领域论文有391016篇，其中中国作者发文151538篇，占38.75%，位居世界第1。且中国作者论文的产出呈现明显的增长趋势，年均增长率为23%。截至2020年6月，电气、电子工程领域共有3602篇论文被引用的次数已足以将其归入其学术领域中最优秀的1%之列，即高被引论文。近五年作者来自中国的高被引论文共1964篇，是排名第二的美国（784篇）的2.5倍，以绝对优势位居国际首位。2016年至2020年我国与130个国家/地区合作发表电气、电子工程领域论文45751篇，国际合作论文占比30.19%。近五年中外机构合作发文数量每年增加1500余篇，与我国合作发文最多的前10个国家分别为美国（占中国全部SCIE论文的10.42%）、英国（4.23%）、澳大利亚（3.31%）、加拿大（2.94%）、新加坡（2.22%）、日本（1.34%）、韩国（1.1%）、法国（0.96%）、德国（0.83%）和沙特阿拉伯（0.71%）。除美国外，中国与其他九国的国际合作日益密切，与美国合作的论文数量在2020年下跌，这可能与2019年之后中美贸易摩擦及美国对中国的科技封锁和打压有关。丰硕的科研成果表明我国电气、电子学科发展迅速，在一定程度上反映出我国科研水平已处于国际领先地位。SCIE收录我国2020年电气、电子工程论文42479篇，而2020年SCIE收录的8本中国电气、电子工程期刊当年发文量仅为1010篇。但进一步分析发现，2020年SCIE收录的8本刊有5本为近五年新收录，且《电子与信息学报》《激光与光电子学进展》等中文期刊被“SCI预备队”ESCI数据库的收录，意味着接下来更多的中文刊可能被SCI检索。虽然与领先的研究水平相比，该领域的中国科技期刊国际竞争力仍不足，尚有很大提升空间，但值得一提的是，随着国家层面对科技期刊的重视及一系列建设世界一流科技期刊支持政策的推出，大环境在不断改善，我国的中英文期刊均呈现出欣欣向荣之势，逐渐在国际上崭露头角。

（一）发表中国论文的主要期刊

2016年至2020年SCIE共收录我国电气、电子工程领域论文151538篇，分布在277种期刊上，按发表数量从高到低排序，排名前5的期刊分别是IEEEAccess（2020年影响因子3.367，中国作者发文26705篇，占该刊发文量的62.29%）、Sensors（2020年影响因子3.576，中国作者发文8675篇，占该刊发文量的38.68%）、JournalofMaterialsScience-MaterialsinElectronics（2020年影响因子3.478，中国作者发文4866篇，占该刊发文量的44.30%）、MultimediaToolsandApplications（2020年影响因子2.757，中国作者发文3204篇，占该刊发文量的43.05%）、IEEETransactionsonVehicularTechnology（2020年影响因子5.978，中国作者发文2793篇，占该刊发文量的51.19%）。中国作者时首选电气与电子工程师学会（IEEE）出版的期刊IEEEAccess。IEEE是全球公认的专业学会，并且是国际上最大的非营利性学会，IEEE制定了很多电气电子行业的标准规范，同时也检索、出版很多专业的期刊、会议文献。IEEE期刊在电气、电子工程领域具有较大的影响力，这可能是我国很多作者选择IEEEAccess投稿的原因。该刊近几年发文量呈指数上涨也是促成此现象的重要因素，5年间IEEEAccess发文量从811篇增长至17833篇，增长了21倍。另外，该刊4～6周给出审稿结果，超快的审稿速度也是吸引作者的关键因素之一。我国作者在以上5本期刊上的发文占比都很高，且五年间在其中4本期刊上的发文量上升非常迅速。5种期刊的影响因子均高于2020年SCIE电气、电子工程类期刊的中位影响因子2.484，可见我国作者在发表电气、电子工程领域论文时，倾向于选择体量大、审稿速度快、质量在平均水平以上的期刊。

（二）国内主要研究机构和高产作者

统计2016年至2020年我国发表SCIE电气、电子工程类论文的单位，以发文量从高到低排序，发文排名前5的机构依次为中国科学院（5042篇）、电子科技大学（4774篇）、西安电子科技大学（4477篇）、清华大学（3912篇）、哈尔滨工业大学（3256篇），5所机构的发文量整体均呈逐年上升趋势。这在一定程度上反映出了我国电气、电子工程领域的主要研究机构。主要作者分布是研究我国电气、电子工程领域的重要方面，统计通讯作者发现，2016年至2020年发表文章数量排名前5位的高产作者分别是东北大学杨光红（113篇）、西安电子科技大学朱樟明（102篇）、东南大学孙伟锋（91篇）、江南大学丁锋（80篇）、西安电子科技大学刘毅（70篇）。值得注意的是，5位高产作者均是来自优秀研究机构的优秀人才，或担任重要职位，或负责国家重要项目，皆在领域内拥有深厚的学术造诣和较大的学术影响力，是我国科研技术领域的中坚力量。

（三）国内高被引作者

我国2016年至2020年在SCIE电气、电子工程领域的论文总被引量为1513554次，篇均被引9.99次。把我国5年间在SCIE电气、电子工程领域的论文以被引频次从高到低对通讯作者进行排序，排名前5的作者分别是总被引3649次的西北工业大学韩军伟，从事人工智能等方面的研究；总被引3647次的江南大学丁锋，从事系统建模等方面的研究；总被引2629次的辽宁工业大学刘艳军，从事智能控制等方面的研究；总被引2168次的北京科技大学贺威，从事扑翼飞行机器人等方面的研究；总被引2068次的东北大学杨光红，从事故障针对与容错控制等方面的研究。多位作者的研究方向涉及人工智能领域——当下最火热的信息技术之一。2020年SCIE共收录14本人工智能期刊，Q1区仅有4本，而目前国内与人工智能领域相关的中文科技期刊仅有2本，英文科技期刊尚存在空白。

三、对科技期刊影响力提升的启示

（一）吸引优质稿源，提高期刊影响力

国内相关领域期刊要进一步提升影响力，应努力提高发文质量，适当提高期刊的载文量，并尽量缩短审稿周期，以吸引更多的优秀稿源。组建高水平的国际化编委和编辑人才团队。通过制定合理的编委遴选方法和有效的奖励激励机制，使主编、编委、编辑各司其职，形成合力，推动期刊良性发展［3］。组约国际热门方向、具有影响力的稿件。积极发挥编辑和编委会的主观能动性，如通过编辑参加学术会议、拜访科研机构的重点课题组负责人等方式，深入科研一线组约优质稿件，利用编委的学术影响力广泛组稿，使编委会组约稿制度化［4］。缩短期刊周期。利用专业投审稿系统提升编辑工作效率，通过以小同行分组细化审稿专家以实现精准送审，为优秀的、需要快速发表的研究成果开辟绿色通道，缩短出版时长，优化作者投稿体验［3，5］。

（二）发展专家资源，深化专家办刊模式

努力发展专家资源、深化专家办刊有助于办刊水平的提升。在期刊依靠专家资源的同时，还应重视为专家提供展示平台。拓宽期刊专家库。编辑部可通过走进实验室、与专家一起参加学术活动等方式，与专家交朋友，凝聚专家资源；同时应积极培养优秀青年学者，宣传推广他们的优秀科研成果，激发他们的办刊热情［3，5］。充分利用专家资源。不断为审稿专家库注入新的活力以提高审稿效率；根据专家承担的课题进行靶向约稿可丰富期刊优质稿源；专家在重要学术会议和微信上宣传和展示期刊可快速打开期刊的受众面［5-6］。助力专家品牌建设。关注专家组建的专题、撰写的稿件、最新成果，主动为专家提供展示的平台；利用期刊平台举办国内国际学术会议、培训班，为专家提供线下学术交流的高端平台［3，7］。

（三）创办卓越新刊

期刊界应积极跟踪国际热点，结合学科发展需求创办国际领先，尤其是能填补学科空白的新刊，使我国一流科研成果快速有效地赢得国际话语权。找准定位。探索我国科技期刊与论文增长不相匹配，甚至出现期刊空白的领域，我国拥有学科和专业优势的领域，国内国际正处于大发展期、论文多发阶段的领域，创办具有良好生存和发展机遇的期刊［6，8］。专家办刊。邀请领域内的杰出科学家担任主编，组建一支在学科专业、英语和编辑出版水平等方面素质都过硬的编辑团队，通过主编和编委的广泛人脉向国际著名的专家学者约稿和宣传新刊，快速提高新刊知名度［6，8］。依托国际化的平台。依托国际知名数据平台、国内外各类新媒体和社交媒体平台（如微信、微博、推特等），借助电子邮件、搜索引擎、网站等多种渠道进行期刊数据传播推广，丰富期刊形态［6，8-9］。

电子学论文范文篇8

【关键词】混杂系统控制；最优控制；电力电子

0引言

由于电力电子变换器本质的高阶非线性，闭环控制问题多年来未能得到较好的解决。线性、非线性和智能控制理论在电力电子中先后得到应用，由于模型存在误差或者控制理论本身的不完备，这些解决方案都未能达到最佳。近年来随着半导体技术的发展，高精度的高速微处理器的出现和普及，使现代控制及智能控制方法的实时计算或近似估算成为可能。在设计高性能的电力电子系统时，先进控制理论的应用是很有实用价值的。本文对混杂系统控制理论的发展现状做了总结，对电力电子变换器的混杂系统建模及混杂系统控制理论在电力电子学的应用进行了总结和展望，指出切换系统最优控制的应用是一个比较新颖的研究方向。

1混杂系统控制的研究现状

混杂系统是一类包含相互作用的连续动态过程和离散动态过程的动态系统，混杂系统控制理论是继线性系统、非线性系统控制理论之后发展起来的系统控制理论。经典及现代控制理论研究的数学模型可以视为混杂系统的一个特例，而将传统控制的理论体系推广到混杂系统控制理论还有大量的理论研究要做。混杂系统的模型有很多种，如层次结构模型、自动机模型，混合逻辑动态模型，切换模型等，其中应用最广泛的是自动机模型。混杂系统的控制方法与现代控制理论类似，也包括自适应控制、学习控制、容错控制、镇定控制、最优控制和鲁棒控制等，这里仅对三种研究较为深入的控制方法加以说明。(l)镇定控制：是指在给定平衡点下，调整控制策略，使系统由不稳定转换为稳定的控制策略。类似传统控制中用输出或状态反馈令开环不稳定系统闭环稳定。(2)最优控制：就是在约束条件下，满足初值和终值条件，并使系统的给定性能指标达到最优的控制策略。(3)鲁棒控制：实际的混杂系统通常存在各种不确定性，鲁棒控制器按标准状态设计，也能够分析并克服这些不可预见的干扰因素，令闭环系统具有一定的鲁棒性。

2电力电子变换器的混杂系统建模

电力电子变换器中开关器件的存在，使它成为一个典型的开关非线性系统。随着开关的通断，电路处在不同的工作状态；每一个状态中，系统都随时间连续运行。在变换器外部或内部事件的驱动下，系统在各个状态间循环跳转，输出由在几个状态间的切换平均实现。变换器的运行特征与混杂系统完全吻合，因此可以说，电力电子变换器是一类典型的混杂系统。目前在电力电子变换器的混杂系统建模中应用较多的有自动机模型和切换系统模型，按这两种思路得到的变换器数学模型基本是一致的。

3混杂系统控制在电力电子中的应用

在国内，从20世纪末开始，越来越多的学者投入到混杂系统控制理论的研究，并致力于将混杂系统控制理论应用于电力电子变换器，目前取得了一定的成果。文献[3]是国内较早将混杂系统理论引入电力电子变换器研究的论文，对电力电子电路进行了混杂系统建模、故障诊断、事件辨识以及小波故障分析等方面的研究。文献[4]对变换器用自动机模型建模做了有益的探索，利用混杂自动机理论建立了电力电子电路的统一抽象模型，并设计出新型滑模变结构控制器。将混杂系统模型和非线性控制方法结合是有益的尝试。文献[5-6]建立了DC-DC变换器的切换线性系统模型，并引入了切换线性系统投影法的概念，提出最小投影法切换律的控制策略。仿真和实验结果表明最小投影法切换律在DC-DC变换器中具有普遍适用性。为了实现切换控制的鲁棒性，与PI控进行了结合在扰动情况下对平衡点进行修正。最小投影法切换律的本质是切换系统在任意初始状态都能够选择一个指向平衡点的速度矢量场，使系统轨迹不断逼近并最终稳定运行于平衡点。

4切换系统最优控制及其在电力电子中的应用展望

对混杂系统的最优控制问题的研究，取得了一定的成果，特别是基于切换线性系统的最优控制。基于经典的动态规划方法，文献[7]针对切换线性系统的最优控制提出了一种二阶段算法。首先固定切换序列，在此条件下求得切换系统最优控制问题的次优解；然后改变切换序列（改变切换次数和顺序）来求全局最优解。当把电力电子变换器视为周期的切换线性系统，可以用来实现多种目标的最优控制。这种情况下系统不能达到一般意义上的最优，但是其运算较为简单，在一定程度上可以达到设计目标，具有一定的实用价值。文献[8]给出基于范数、基于收敛路径、基于收敛距离、基于收敛方向和基于综合的周期切换线性系统的最优切换律的设计方法，可以尝试推广到更复杂的情形，检验其性能。切换系统控制本身还不成熟，有很多问题在控制理论上未能很好地解决。由于切换线性模型可以精确地描述电力电子变换器，切换线性系统最优控制期望能得到更好的特性。

5结论

作为一门交叉学科，电力电子学的发展与控制理论的应用密切相关。目前混杂控制理论还有较大的发展空间，它在电力电子的应用更是刚刚起步。切换控制是新兴的控制方法，由于它所处理的切换系统模型可以较为精确地刻画电力电子变换器，它在电力电子中的应用具有较好的前景。

作者:王磊单位:韩山师范学院物电系

【参考文献】

[1]张波.电力电子学亟待解决的若干基础问题探讨[J].电工技术学报,2006,21(3):24-35．

[2]杨宽,"基于混杂系统理论的电力电子电路建模与控制研究[D]"2010.

[3]胡宗波,张波,邓卫华,等.基于切换线性系统理论的DC-DC变换器控制系统的能控性和能达性[J].中国电机工程学报,2004,24(12):165-170．

[4]胡宗波.基于切换线性系统的DC-DC变换器控制基础理论研究[D].广州：华南理工大学,2005.

[5]肖文勋．电力电子变换器切换线性系统模型的稳定性与最小投影法切换律[D]．广州：华南理工大学，2008．

[6]Wenxun,X.,Bo,Z.&Dongyuan,Q.Modelingandcontrolruleofthree-phaseBoost-typerectifierasswitchedlinearsystems[C].InternationalConferenceonElectricalMachinesandSystems,17-20Oct.2008,1849-1854.

电子学论文范文篇9

关键词：现代远程教育；教学模式；问题；建议

前言

目前，关于现代远程教育教学模式研究的文章尽管数量很多，但以远程教育教学模式整体为研究对象的不多，所以难免带有一定片面性和局限性。本文基于“问题意识”，试图提出一定改进和完善现代远程教育教学模式的建议和对策，希望能对远程教育教学模式的改革提供一定参考。

一、质量保证体系和质量保证标准

1.1问题

普通高校网络远程教育试点的启动和奥鹏中心的成立，推动了我国现代远程教育事业的突飞猛进，成效也十分显著。然而关于试点过程中的教学质量问题，从一开始就受到社会方方面面的“质疑”，远程教育在教学质量上存在着严重问题。作为开展远程教育教学试点的68所高校，在进行远程远程教育教学的初期，对自己网络学院的定位就不明确，各高校在校外设立的学习中心，条件也参差不齐，培养目标和质量标准以及质量保证体系各不相同，致使远程教育教学教学质量得不到根本保证。

1.2建议

（1）课程设置：①发展电子学习课程要有明确的学习目标，课程开发要与院校的整体战略目标和质量提升相统一；②电子学习课程要对课程学习对象有明确的了解和界定，必须考虑学习群体的特征；③要培养称职的设计、管理、运行、评估人员，包括课程管理者、教材编辑、导学教师、技术指导者和质量管理人；④要为学习者预先提供有关学习电子学习课程的相关信息，要他们了解电子学习的特点，为进入电子学习的学习状态做准备。

（2）教学方法：①电子学习课程目标符合相关的专业教学方法的目标；②电子学习的教学方法和学习策略应体现在课程中；③课程结构应容纳多样化学习方法和多种教学方式；④教师与学生、学生与学生的互动是电子学习课程的主要特征，这种互动可以通过多种方式加以促进；⑤电子学习课程内容与课程大纲和测评体系相统一；⑥对课程开发与设计以及使用第三者内容等方面设定基本原则，要明确最低标准；⑦对教材定期审定，以确保它们能够始终符合课程目标和标准要求；⑧对学生作业要及时反馈，对学生问题要及时提出建设性意见；⑨学习目标、学生作业和学生测评的关系应遵循一种连贯性，形成统一的框架结构；⑩测评的依据是相应的专业标准，要对实现目标有效力。

（3）基金筹划：①在发展电子学习的过程中，院校提供的资源（包括资金、软件与硬件）应符合课程设计的目标；②课程的运作、发展与资金应把握一种平衡，特别是对课程中包含的电子学习比率要做到合情合理。

（4）技术设施：①选择技术应注重技术对教学法的实用性，要从学习者和教学人员两个方面考虑；②设计电子学习应有信息技术策略，对近期使用的技术要加以描述，同时对维修和未来技术发展要有所考虑；③对技术传输系统的可靠性要给予控制，要有文字记录。软硬件服务防议要到位，从而保证运行的可靠度；④电子学习传输要采纳从最佳实践中总结的建议，充分重视科学性和可用性；⑤采用的技术应保证对内容和未来的再利用，要支持内容与信息的可持续研发。

（5）组织结构：①院校能够通过现有运行的必要基础设施支持课程提供；②院校能够对参与设计和管理课程人员的能力进行开发，并发展相应人员进修策略，特别是要重视那些参与电子学习课程开发人员的能力培养；③院校制定的有关实施电子学习课程的工作程序要非常明确，以便使所有参与者对自己的工作职责一目了然；④院校要对一门课程进行连续的质量评估，以便使课程得到改进；⑤院校要重视学员的投诉，特别是对学员提出的有关电子学习课程中的问题要及时给予答复。

二、教学过程监控

2.1问题

目前，远程教育教学的实际情况是学员们关心最多的往往是课程的终结性考试，而对学习过程质量如何并不在意。笔者认为，对成人在职教育，终结性考试固然重要，但更重要的还是教学过程。因为远程学习者与普通高校学生有着很大差异，因而在质量控制上不能简单采用传统教育中以终端结果为准的办法，应当把过程质量和课程终考结合起来，并在一定程度上向过程质量倾刹。

2.2建议

（1）入学测试：成人远程教育教学虽然属于开放教育范畴，但它却不同于自学考试等形式，入学测试是必要的。可能由于利益的驱使，部分高校为了广揽生源，从中获得丰厚经济收益，以“开放”为由，放松了入学测试环节，使入学测试完全流于形式。远程教育教学与传统教育相比，它的最大优势是学习过程中有计算机网络技术支持。从现在参加成人远程教育教学的学习者看，很大一部分对远程教育教学的理念、教学过程和学习方式并不理解，始终摆脱不了传统教育的学习观念和学习方法；计算机操作技能和网络知识也比较缺乏，对远程教育教学很长一段时间并不适应。因此，加强学前教育和培训显得尤为重要。通过学前教育和培训，让有意参加远程教育教学的对象明确远程教育教学的特点、优势和基本学习程序，掌握计算机操作技能和有关网络知识以及学习方法，然后进行相应内容的考试。考试过程严格把关，不放松要求，只有成绩合格者，才能进入网络学院学习。

（2）改进、完善在线作业系统：通过作业，教师可以检查学生对学习内容的掌握程度，及时反馈教学效果，并及时调整教学策略。我国网络课程的大部分在线作业系统还是停留多为基于某门课程的形式，实现的功能大多是单项选择题的在线作答与提交。现有的可以跨学科的在线作业系统并不成熟，使用功能也十分有限。

（3）发挥评价的激励作用：作业评价应体现对学生的激励作用，让学生主体得到尊重，使学生更多地品尝到学习成功的喜悦。在WebAssign中，学生的一份作业可以多次提交。教师从这一过程中，可以发现学生学习上存在的问题，并给予一定的反馈意见；学生也能从教师的反馈中，感受到教师的激励和希望，这有益于充分调动学生学习的主动性和自觉性。通过评价，让学生了解自己的学习情况、调整自己的学习行为、关心自身的学业提高、进一步发展自己的潜能。

（4）提高形成性考核分值比例：远程教育教学质量如何，教学过程至关重要。为了引导和激励学生重视学习过程，建议形成性考核成绩作如下调整：平时作业20％，参加课程学习讨论5％，学习笔记5％，实践活动10％（包括调查报告，心得体会，应用课程理论解决问题方案，小论文等），这样形成性考试成绩在终结性成绩中可以占到40％，以后可以逐步提高到50％。

三、网上学习效率

3.1问题

（1）学习时间利用率低：随着计算机及网络的普及，网络学员上网条件一般都能保证，但学习者在上网的这段时间里又有多少能够做到有效学习?!他们经常是一边观看网络课程一边聊天，网络课程的讲授有时成了他们聊天、看小说或打游戏的背景声音，娱乐成了主题，学习却成了“见缝插针”或“走马观花”的事。

（2）学习资源利用率低：在远程远程教育教学中，学习资源主要指网络学院（或其它机构）提供的网络课程（课件）、教学服务信息、课程练习、教学大纲、学习进度指导、BBS，E-mail信息、其他Internet资源等。看似内容非常丰富、形式多种多样，但它们的“魅力”似乎没有发挥作用，学习者对这些资源并不感兴趣，所以许多资源还是被白白地浪费。

（3）学习成效低：许多学员只为能够轻松拿到文凭才参加远程学历教育，学习目标低、缺乏学习动力。他们不会主动地充分利用丰富的学习资源去认真系统地学习，关心的只是网上的期末考试复习题或模拟试题。

（4）自我评价低参加远程教育的在职学员，一般对自己的学习评价都不高。他们对自己目前学习的方式、所处环境和学习现状并不满意，认为这种选择是不得已而为之；他们对自己的学习进度和学习质量从来就没有高要求。

3.2建议

（1）学习者方面：①从学习者来源即生源方面严格把关。远程远程教育教学并不是适合所有求学者的教育形式。学习基础较低，自觉性、主动性和自学能力较差的学习者，仍然需要采用以传统面授为主，辅之以网络学习的形式；②强化学习动机，确立科学学习观。心理准备、思想准备、技术准备，是引导学生参加远程教育教学的前提。在心理准备阶段，让学员了解现代远程教育的教学模式、管理模式；在思想准备阶段，要求学生制订个人学习计划，撰写学习心得，转变学习观念；在技术准备阶段，对学生进行计算机网络技术培训，在培训的基础上测试，要求人人过关；③多方引导、全员指导、全程督导。多方引导是指各级管理人员必须对学生上网学习进行引导，引导的内容一定要抓住学生的兴趣点、关注点，着重从远程教育教学的优势进行引导；全员指导是指各级管理人员必须对学生上网进行指导，主要包括技术指导和学习指导两个方面；全程督导是指各级管理人员必须对学生上网学习进行督导；④培养学习者学习策略。远程教育教学机构要有意识地加强对学习者这方面的训练和指导，学习者自身也要通过学习相关理论，有意识地调整自己的学习策略和元认知策略，培养自主学习能力，提高自我监控和自我管理能力，学会规划自己的学习。公务员之家

（2）学习环境方面：①设计探索性学习环境，基于问题的探索性学习是一种新的教学组织形式和教学观念，它强调“把学习过程放置于有典型意义、综合运用知识的情景中”。通过对问题的分析和解决，理解和掌握内含在问题中的知识点，并把知识转化为技能和技巧，形成解决新问题的能力。这种学习方式，有利于激发学生的学习热情、培养学生的创新思维和探索能力；②建立答疑辅导与防作学习环境，现代网络教学最大的问题是缺乏教师与学生之间的情感交流与信息反馈，缺乏学生之间的防作气氛，致使教师不能对学习过程、学习效果进行有效监控，也不能获得调整教学方案的信息反馈。要引导和鼓励学生充分利用BBS系统进行非实时交互；通过聊天室的文字、语言实现在线实时交互；也可以通过电子邮件求助专题解答，进行异步交互。

四、校企结合，开展职业教育和实训教育

4.1问题

去年引发学者争论的“成人教育偏离本义面临转型之痛”，在远程教育领域引起强烈反响。教育部在普通高校现代远程教育启动时就明确提出：“在试点阶段以非学历教育为主，同时举办少量的成人本、专课的学历教育，以及研究生专业学位的非学历教育”。然而，现在我们的远程教育教学，绝大多数网络学院是以学历教育为主，始终存在着一种过于注重学历教育而忽视职业技能培训的现象，与企业合作越来越少。

4.2建议

在远程教育多元化的办学模式中，校企合作应该是最主要也是最实际的一种办学模式。继续教育的校企合作办学模式是充分利用学校和企业不同的教育资源和教育环境，培养适合生产、建设、服务、管理等方面的一线应用型人才的教育形式。校企合作办学的具体模式有：①订单式培养模式，是指用人单位根据企业自身需求情况，向远程教育学院提出订单，并与学院签订培养防议。学院根据培养防议从社会上组织生源进行培养。学员学成后，主要协议单位就业；②校企联合培养模式，是指学校与企业双方共同制订培养目标、教学计划、教学内容，一起指导和培养学生。这种校企合作培养方式有利于培养有针对性的高素质、高层次的技术和管理人才；③工学交替式培养模式，是指学校与企业签订工学交替人才培养防议，共同制订培养方案，把整个培养过程分为学习和工作交替进行，以便让学生有更多的时间熟悉和掌握不同岗位的技能和流程。培养完成后，学生最终还是进入防议企业或同类企业工作；④校企合作办学模式，既降低了远程教育的教学成本，又能更好地实现教育目标，使学校、学生、企业以及政府都满意。

参考文献

［1］陈东.开放教育［M］.上海：上海教育出版社，2006.

［2］高文.建构主义学习的评价［G］.外国教育资料，2005，（2）.