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淺談電子技術(shù)理論的應用
淺談電子技術(shù)理論的應用
一、近似計算在靜態(tài)分析中的應用
在電子技術(shù)中應運中，近似計算貫穿其始終。然而，沒(méi)有近似計算是不可想象的。而精確計算在電子技術(shù)中往往行不通，也沒(méi)有其必要。盡管近似計算會(huì )引入一定的誤差，但這個(gè)誤差控制得好，不會(huì )對分析其它電路產(chǎn)生大的影響。所以關(guān)鍵在于我們如何掌握，特別是如何應用近似計算。
在工作點(diǎn)穩定電路中的應用要進(jìn)行靜態(tài)分析，就必須求出三極管的基電壓，必須忽略三極管靜態(tài)基極電流。這樣，我們得到三極管的基射電子的相關(guān)過(guò)程及結論。
二、納米電子技術(shù)急需解決的若干關(guān)鍵問(wèn)題
由于納米器件的特征尺寸處于納米量級，因此，其機理和現有的電子元件截然不同，理論方面有許多量子現象和相關(guān)問(wèn)題需要解決，如電子在勢阱中的隧穿過(guò)程、非彈性散射效應機理等。盡管如此，納米電子學(xué)中急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題主要還在于納米電子器件與納米電子電路相關(guān)的納米電子技術(shù)方面，其主要表現在以下幾個(gè)方面。
�。�1）納米Si基量子異質(zhì)結加工
要繼續把現有的硅基電子器件縮小到納米尺度，最直截了當的方法是采用外延、光刻等技術(shù)制造新一代的類(lèi)似層狀蛋糕的納米半導體結構。其中，不同層通常是由不同勢能的半導體材料制成的，構建成納米尺度的量子勢阱，這種結構稱(chēng)作“半導體異質(zhì)結”。
�。�2）分子晶體管和導線(xiàn)組裝納米器件即使知道如何制造分子晶體管和分子導線(xiàn)，但把這些元件組裝成一個(gè)可以運轉的邏輯結構仍是一個(gè)非常棘手的難題。一種可能的途徑是利用掃描隧道顯微鏡把分子元件排列在一個(gè)平面上；另一種組裝較大電子器件的可能途徑是通過(guò)陣列的自組裝。盡管，PurdueUniversity等研究機構在這個(gè)方向上取得了可喜的進(jìn)展，但該技術(shù)何時(shí)能夠走出實(shí)驗室進(jìn)入實(shí)用，仍無(wú)法斷言。
�。�3）超高密度量子效應存儲器
超高密度存儲量子效應的電子“芯片”是未來(lái)納米計算機的主要部件，它可以為具備快速存取能力但沒(méi)有可動(dòng)機械部件的計算機信息系統提供海量存儲手段。但是，有了制造納米電子邏輯器件的能力后，如何用這種器件組裝成超高密度存儲的量子效應存儲器陣列或芯片同樣給納米電子學(xué)研究者提出了新的挑戰。
�。�4）納米計算機的“互連問(wèn)題”
一臺由數萬(wàn)億的納米電子元件以前所未有的密集度組裝成納米計算機注定需要巧妙的結構及合理整體布局，而整體結構問(wèn)題中首當其沖需要解決的就是所謂的“互連問(wèn)題”。換句話(huà)說(shuō)，就是計算結構中信息的輸入、輸出問(wèn)題。納米計算機要把海量信息存儲在一個(gè)很小的空間內，并極快地使用和產(chǎn)生信息，需要有特殊的結構來(lái)控制和協(xié)調計算機的諸多元件，而納米計算元件之間、計算元件與外部環(huán)境之間需要有大量的連接。就現有傳統計算機設計的微型化而言，由于電線(xiàn)之間要相互隔開(kāi)以避免過(guò)熱或“串線(xiàn)”，這樣就有一些幾何學(xué)上的考慮和限制，連接的數量不可能無(wú)限制地增加。因此，納米計算機導線(xiàn)間的量子隧穿效應和導線(xiàn)與納米電子器件之間的“連接”問(wèn)題急需解決。
�。�5）納米/分子電子器件制備、操縱、設計、性能分析模擬環(huán)境
當前，分子力學(xué)、量子力學(xué)、多尺度計算、計算機并行技術(shù)、計算機圖形學(xué)已取得快速發(fā)展，利用這些技術(shù)建立一個(gè)能夠完成納米電子器件制備、操縱、設計與性能分析的模擬虛擬環(huán)境，并使納米技術(shù)研究人員獲得虛擬的體驗已成為可能。但由于現有計算機的速度、分子力學(xué)與量子力學(xué)算法的效率等問(wèn)題，目前建立這種迅速、敏感、精細的量子模擬虛擬環(huán)境還存在巨大困難。
三、交互式電子技術(shù)手冊
交互式電子技術(shù)手冊經(jīng)歷了5個(gè)發(fā)展階段，根據美國國防部的定義：加注索引的掃描頁(yè)圖、滾動(dòng)文檔式電子技術(shù)手冊、線(xiàn)性結構電子技術(shù)手冊、基于數據庫的電子技術(shù)手冊和集成電子技術(shù)手冊。目前真正意義上的集成了人工智能、故障診斷的第5類(lèi)集成電子技術(shù)手冊并不存在，大多數電子技術(shù)手冊基本上位于第4類(lèi)及其以下的水平。需要聲明的是，各類(lèi)電子技術(shù)手冊雖然代表不同的發(fā)展階段，但是各有優(yōu)點(diǎn)，較低級別的電子技術(shù)手冊目前仍然有著(zhù)各自的應用價(jià)值。由于類(lèi)以上的電子技術(shù)手冊在信息的組織、管理、傳遞、獲取方面具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。
簡(jiǎn)單的說(shuō)，電子技術(shù)手冊就是技術(shù)手冊的數字化。為了獲取信息的方便，數字化后的數據需要一個(gè)良好的組織管理和提供給用戶(hù)的形式，電子技術(shù)手冊的發(fā)展就是圍繞這一過(guò)程來(lái)進(jìn)行的。
四、電子技術(shù)在時(shí)間與頻率標準中的應用
時(shí)間和頻率是描述同一周期現象的兩個(gè)參數，可由時(shí)間標準導出頻率標準，兩者可共用的一個(gè)基準。
1952年國際天文協(xié)會(huì )定義的時(shí)間標準是基于地球自轉周期和公轉周期而建立的，分別稱(chēng)為世界時(shí)（UT）和歷書(shū)時(shí)（ET）。這種基于天文方面的宏觀(guān)計時(shí)標準，設備龐大，操作麻煩，精度僅達10-9。隨著(zhù)電子技術(shù)與微波光譜學(xué)的發(fā)展，產(chǎn)生了量子電子學(xué)、激光等新技術(shù)，由此出現了一種新穎的頻率標準——量子頻率標準。這種頻率標準是利用原子能級躍遷時(shí)所輻射的電磁波頻率作為頻率標準。目前世界各國相繼作成各種量子頻率標準，如（133Cs）頻標、銣原子頻標、氫原子作成的氫脈澤頻標、甲烷飽和以及吸收氦氖激光頻標等等。這樣做后，將過(guò)去基于宏觀(guān)的天體運動(dòng)的計時(shí)標準，改變成微觀(guān)的原子本身結構運動(dòng)的時(shí)間基準。這一方面使設備大為簡(jiǎn)化，體積、重量大減��；另一方面使頻率標準的穩定度大為提高（可達10-12—10-14量級，即30萬(wàn)年——300萬(wàn)年差1秒）。1967年第13屆國際計量大會(huì )正式通過(guò)決議，規定：“一秒等于133Cs原子基態(tài)兩超精細能級躍遷的9192631770個(gè)周期所持續的時(shí)間”。該時(shí)間基準，發(fā)展了高精度的測頻技術(shù)，大大有助于宇宙航行和空間探索，加速了現代微波技術(shù)和雷達、激光技術(shù)等的發(fā)展。而激光技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展又為長(cháng)度計量提供了新的測試手段。
總之，在探討了近似計算在靜態(tài)分析中的應用問(wèn)題、納米電子技術(shù)急需解決的若干關(guān)鍵問(wèn)題和交互式電子技術(shù)應用手冊后，廣大科技工作者對電子技術(shù)在時(shí)間與頻率標準中的應用知識的初步了解和認識。在當代高科技產(chǎn)業(yè)日漸繁榮，尖端信息普遍進(jìn)入我們生活之中的同時(shí)，國家經(jīng)濟建設和和諧社會(huì )的構建離不開(kāi)我們科技工作者對新理論的學(xué)習和新技術(shù)的應用，因此說(shuō)，本文具有深刻的理論意義和廣泛的實(shí)際應用價(jià)值是不足為虛的。
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