電子技術(shù)理論的應(yīng)用

趙明艷 劉 茜

（哈爾濱哈影電影機械有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 近似計算在靜態(tài)分析中的應(yīng)用

在電子技術(shù)中應(yīng)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(shù)中往往行不通，也沒有其必要。盡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(chǎn)生大的影響。所以關(guān)鍵在于我們?nèi)绾握莆眨貏e是如何應(yīng)用近似計算。

在工作點穩(wěn)定電路中的應(yīng)用要進行靜態(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)過程及結(jié)論。

2 納米電子技術(shù)急需解決的若干關(guān)鍵問題

由于納米器件的特征尺寸處于納米量級，因此，其機理和現(xiàn)有的電子元件截然不同，理論方面有許多量子現(xiàn)象和相關(guān)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(yīng)機理等。盡管如此，納米電子學(xué)中急需解決的關(guān)鍵問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(xiàn)在以下幾個方面。

（1）納米Si 基量子異質(zhì)結(jié)加工

要繼續(xù)把現(xiàn)有的硅基電子器件縮小到納米尺度，最直截了當(dāng)?shù)姆椒ㄊ遣捎猛庋印⒐饪痰燃夹g(shù)制造新一代的類似層狀蛋糕的納米半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。其中，不同層通常是由不同勢能的半導(dǎo)體材料制成的，構(gòu)建成納米尺度的量子勢阱，這種結(jié)構(gòu)稱作“半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)”。

（2）分子晶體管和導(dǎo)線組裝納米器件即使知道如何制造分子晶體管和分子導(dǎo)線，但把這些元件組裝成一個可以運轉(zhuǎn)的邏輯結(jié)構(gòu)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。盡管，Purdue University 等研究機構(gòu)在這個方向上取得了可喜的進展，但該技術(shù)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(yīng)存儲器

超高密度存儲量子效應(yīng)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(tǒng)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(yīng)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(zhàn)。

（4）納米計算機的“互連問題”

一臺由數(shù)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注定需要巧妙的結(jié)構(gòu)及合理整體布局，而整體結(jié)構(gòu)問題中首當(dāng)其沖需要解決的就是所謂的“互連問題”。換句話說，就是計算結(jié)構(gòu)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(nèi)，并極快地使用和產(chǎn)生信息，需要有特殊的結(jié)構(gòu)來控制和協(xié)調(diào)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(xiàn)有傳統(tǒng)計算機設(shè)計的微型化而言，由于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(xué)上的考慮和限制，連接的數(shù)量不可能無限制地增加。因此，納米計算機導(dǎo)線間的量子隧穿效應(yīng)和導(dǎo)線與納米電子器件之間的“連接”問題急需解決。

（5）納米/分子電子器件制備、操縱、設(shè)計、性能分析模擬環(huán)境

當(dāng)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)建立一個能夠完成納米電子器件制備、操縱、設(shè)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(xiàn)有計算機的速度、分子力學(xué)與量子力學(xué)算法的效率等問題，目前建立這種迅速、敏感、精細(xì)的量子模擬虛擬環(huán)境還存在巨大困難。

3 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個發(fā)展階段，根據(jù)美國國防部的定義：加注索引的掃描頁圖、滾動文檔式電子技術(shù)手冊、線性結(jié)構(gòu)電子技術(shù)手冊、基于數(shù)據(jù)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類集成電子技術(shù)手冊并不存在，大多數(shù)電子技術(shù)手冊基本上位于第4類及其以下的水平。需要聲明的是，各類電子技術(shù)手冊雖然代表不同的發(fā)展階段，但是各有優(yōu)點，較低級別的電子技術(shù)手冊目前仍然有著各自的應(yīng)用價值。由于類以上的電子技術(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。

簡單的說，電子技術(shù)手冊就是技術(shù)手冊的數(shù)字化。為了獲取信息的方便，數(shù)字化后的數(shù)據(jù)需要一個良好的組織管理和提供給用戶的形式，電子技術(shù)手冊的發(fā)展就是圍繞這一過程來進行的。

4 電子技術(shù)在時間與頻率標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用

時間和頻率是描述同一周期現(xiàn)象的兩個參數(shù)，可由時間標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)出頻率標(biāo)準(zhǔn)，兩者可共用的一個基準(zhǔn)。

隨著電子技術(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(xiàn)了一種新穎的頻率標(biāo)準(zhǔn)--量子頻率標(biāo)準(zhǔn)。這種頻率標(biāo)準(zhǔn)是利用原子能級躍遷時所輻射的電磁波頻率作為頻率標(biāo)準(zhǔn)。目前世界各國相繼作成各種量子頻率標(biāo)準(zhǔn)，如（133Cs）頻標(biāo)、銣原子頻標(biāo)、氫原子作成的氫脈澤頻標(biāo)、甲烷飽和以及吸收氦氖激光頻標(biāo)等等。這樣做后，將過去基于宏觀的天體運動的計時標(biāo)準(zhǔn)，改變成微觀的原子本身結(jié)構(gòu)運動的時間基準(zhǔn)。這一方面使設(shè)備大為簡化，體積、重量大減小；另一方面使頻率標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定度大為提高（可達(dá)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(guī)定：“一秒等于133Cs 原子基態(tài)兩超精細(xì)能級躍遷的9192631770個周期所持續(xù)的時間”。該時間基準(zhǔn)，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(xiàn)代微波技術(shù)和雷達(dá)、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(yīng)用問題、納米電子技術(shù)急需解決的若干關(guān)鍵問題和交互式電子技術(shù)應(yīng)用手冊后，廣大科技工作者對電子技術(shù)在時間與頻率標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用知識的初步了解和認(rèn)識。在當(dāng)代高科技產(chǎn)業(yè)日漸繁榮，尖端信息普遍進入我們生活之中的同時，國家經(jīng)濟建設(shè)和和諧社會的構(gòu)建離不開我們科技工作者對新理論的學(xué)習(xí)和新技術(shù)的應(yīng)用，因此說，本文具有深刻的理論意義和廣泛的實際應(yīng)用價值。

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