淺談電子技術理論的應用

淺談電子技術理論的應用

一、近似計算在靜態分析中的應用

在電子技術中應運中，近似計算貫穿其始終。然而，沒有近似計算是不可想象的。而精確計算在電子技術中往往行不通，也沒有其必要。儘管近似計算會引入一定的誤差，但這個誤差控制得好，不會對分析其它電路產生大的影響。所以關鍵在於我們如何掌握，特別是如何應用近似計算。

在工作點穩定電路中的應用要進行靜態分析，就必須求出三極管的基電壓，必須忽略三極管靜態基極電流。這樣，我們得到三極管的基射電子的相關過程及結論。

二、納米電子技術急需解決的若干關鍵問題

由於納米器件的特徵尺寸處於納米量級，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問題需要解決，如電子在勢阱中的隧穿過程、非彈性散射效應機理等。儘管如此，納米電子學中急需解決的關鍵問題主要還在於納米電子器件與納米電子電路相關的納米電子技術方面，其主要表現在以下幾個方面。

（1）納米Si基量子異質結加工

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採用外延、光刻等技術製造新一代的類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製成的，構建成納米尺度的量子勢阱，這種結構稱作“半導體異質結”。

（2）分子晶體管和導線組裝納米器件即使知道如何製造分子晶體管和分子導線，但把這些元件組裝成一個可以運轉的.邏輯結構仍是一個非常棘手的難題。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平面上；另一種組裝較大電子器件的可能途徑是通過陣列的自組裝。儘管，PurdueUniversity等研究機構在這個方向上取得了可喜的進展，但該技術何時能夠走出實驗室進入實用，仍無法斷言。

（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”是未來納米計算機的主要部件，它可以為具備快速存取能力但沒有可動機械部件的計算機信息系統提供海量存儲手段。但是，有了製造納米電子邏輯器件的能力後，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研究者提出了新的挑戰。

（4）納米計算機的“互連問題”

一台由數萬億的納米電子元件以前所未有的密集度組裝成納米計算機註定需要巧妙的結構及合理整體佈局，而整體結構問題中首當其衝需要解決的就是所謂的“互連問題”。換句話説，就是計算結構中信息的輸入、輸出問題。納米計算機要把海量信息存儲在一個很小的空間內，並極快地使用和產生信息，需要有特殊的結構來控制和協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，由於電線之間要相互隔開以避免過熱或“串線”，這樣就有一些幾何學上的考慮和限制，連接的數量不可能無限制地增加。因此，納米計算機導線間的量子隧穿效應和導線與納米電子器件之間的“連接”問題急需解決。

（5）納米/分子電子器件製備、操縱、設計、性能分析模擬環境

當前，分子力學、量子力學、多尺度計算、計算機並行技術、計算機圖形學已取得快速發展，利用這些技術建立一個能夠完成納米電子器件製備、操縱、設計與性能分析的模擬虛擬環境，並使納米技術研究人員獲得虛擬的體驗已成為可能。但由於現有計算機的速度、分子力學與量子力學算法的效率等問題，目前建立這種迅速、敏感、精細的量子模擬虛擬環境還存在巨大困難。

三、交互式電子技術手冊

交互式電子技術手冊經歷了5個發展階段，根據美國國防部的定義：加註索引的掃描頁圖、滾動文檔式電子技術手冊、線性結構電子技術手冊、基於數據庫的電子技術手冊和集成電子技術手冊。目前真正意義上的集成了人工智能、故障診斷的第5類集成電子技術手冊並不存在，大多數電子技術手冊基本上位於第4類及其以下的水平。需要聲明的是，各類電子技術手冊雖然代表不同的發展階段，但是各有優點，較低級別的電子技術手冊目前仍然有着各自的應用價值。由於類以上的電子技術手冊在信息的組織、管理、傳遞、獲取方面具有明顯的優點。

簡單的説，電子技術手冊就是技術手冊的數字化。為了獲取信息的方便，數字化後的數據需要一個良好的組織管理和提供給用户的形式，電子技術手冊的發展就是圍繞這一過程來進行的。

四、電子技術在時間與頻率標準中的應用

時間和頻率是描述同一週期現象的兩個參數，可由時間標準導出頻率標準，兩者可共用的一個基準。

1952年國際天文協會定義的時間標準是基於地球自轉週期和公轉週期而建立的，分別稱為世界時（UT）和曆書時（ET）。這種基於天文方面的宏觀計時標準，設備龐大，操作麻煩，精度僅達10-9。隨着電子技術與微波光譜學的發展，產生了量子電子學、激光等新技術，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。這樣做後，將過去基於宏觀的天體運動的計時標準，改變成微觀的原子本身結構運動的時間基準。這一方面使設備大為簡化，體積、重量大減小；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30萬年——300萬年差1秒）。1967年第13屆國際計量大會正式通過決議，規定：“一秒等於133Cs原子基態兩超精細能級躍遷的9192631770個週期所持續的時間”。該時間基準，發展了高精度的測頻技術，大大有助於宇宙航行和空間探索，加速了現代微波技術和雷達、激光技術等的發展。而激光技術和電子技術的發展又為長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分析中的應用問題、納米電子技術急需解決的若干關鍵問題和交互式電子技術應用手冊後，廣大科技工作者對電子技術在時間與頻率標準中的應用知識的初步瞭解和認識。在當代高科技產業日漸繁榮，尖端信息普遍進入我們生活之中的同時，國家經濟建設和和諧社會的構建離不開我們科技工作者對新理論的學習和新技術的應用，因此説，本文具有深刻的理論意義和廣泛的實際應用價值是不足為虛的。

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