電子學
關注創建者：兵荒馬亂 創建時間：2021-02-10
電子學的視頻教程
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熱循環是電子學中最常見的失效模式之一，本例使用Anand粘塑性模型對焊點可靠性進行模擬。這項技術有助于工程師加速預測熱試驗期間的失效時間。
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全球領先的汽車公司如何應用VI-grade駕駛模擬器實現“零物理樣車開發”？
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電子學的實例教程
【引言】
以氮化鎵，碳化硅和氧化鋅等為代表的第三代半導體材料已經在消費電子，5G通訊，電動汽車，光電通信等諸多新興領域得到廣泛應用。這些寬禁帶材料同時也具有非中心對稱的晶體結構，因而表現出顯著的壓電特性。然而這些材料中壓電極化電荷和半導體特性的耦合過程長期以來被忽略。
針對壓電半導體中極化電荷和半導體特性耦合過程的研究和應用，佐治亞理工學院及中國科學院北京納米能源與系統研究所的王中林院士分別于2007年和2010年首次提出壓電電子學和壓電光電子學的基本概念和原理，并建立了壓電電子學和壓電光電子學這兩大新興學科。在壓電電子學效應中，壓電半導體材料受機械作用產生的極化電荷對金屬-半導體肖特基結或p-n結界面處的載流子傳輸過程進行有效調制，實現了將外部機械信號轉變為壓電電子學器件（例如晶體管，邏輯電路等）中的門控信號。在壓電光電子電子學效應中，壓電半導體材料受機械作用產生的極化電荷對光生載流子的產生，復合，分離以及輸運的過程進行有效調制，實現了將外部機械信號轉變為壓電光電子學器件（例如光電探測器，發光二極管等）中的門控信號。
壓電電子學和壓電光電子學不僅提供了豐富的基礎研究機會，并在人機交互、微納機電器件、傳感和自驅動系統，人工智能等領域也具有廣闊的應用前景，由此激發了科研人員在這個領域的研究興趣。近年來對于壓電電子學和壓電光電子學的基礎及應用研究取得了快速地發展。多種功能材料中的壓電電子學和壓電光電子學的基本效應得到了系統深入地研究，相關的理論體系得以建立，諸多壓電電子學和壓電光電子學器件也被設計研發。為增進研究者們對壓電電子學與壓電光電子學的理解以推進其實際應用，王中林院士組織領域內研究者在2018年12月的美國材料學會會刊（MRS Bulletin）上撰寫了主題為“壓電電子學和壓電光電子學”的專刊。
展開 光電子學（optoelectronic或optronics）絕不僅僅是光子學的一個子領域，而是光學和電子學交叉領域的關鍵學科，推動著通信、成像、傳感和能源等領域的創新發展。盡管光電子學位于兩個物理領域的交叉地帶，但同時又具有其獨特的器件體系，主要涉及光的發射或探測。
就此而言，光電器件（optoelectronic devices）要么使用光信號并將其轉換為電輸出，要么采用電輸入并將其轉換為光信號。光電器件也可以歸類為能量轉
這類器件對于許多高科技行業都至關重要，包括汽車、軍事和國防、航空航天、能源、醫療、消費類電子和電信行業。
當今的一些主要光電組件包括：
光電二極管
激光二極管
發光二極管（LED）和micro-LED
光敏電阻
太陽能電池（光伏器件）
光纖電纜
光電晶體管
光電探測器
在這些行業中，光電器件廣泛應用于各種領域，包括：
攝像頭
醫療成像/醫療傳感器（內窺鏡等）
醫療診斷（心率監測器等）
激光雷達和其他汽車傳感器
顯示器
遠程制導系統
激光
日常電子產品，從智能手機和智能手表到LED照明、咖啡機和現代家用電器
光敏開關設備
激光打印機
“光電子學”與“電子學和光學”
傳統的半導體電子學和光學系統，使用電子來傳輸電磁信息信號。光電子學與傳統電子學有所不同，因為它還包含來自光的信息，涵蓋紫外線、可見光和紅外波長。
不同于對光進行被動調制的純光學系統（如反射鏡、透鏡和濾光片），光電器件會主動地轉換光信號和電信號，從而為攝像頭、光纖、激光和光電探測器等技術提供支持。這些器件能夠更直接地與穿過光學元件的光波的電磁場相互作用，例如與偏振相互作用。
展開 【圖文導讀】
圖1基于二維氧化鋅的超薄壓電電子學晶體管
(a) 具有纖鋅礦結構的超薄氧化鋅結構示意圖
(b) 超薄氧化鋅的側面結構示意圖
(c) 超薄氧化鋅的壓電效應
(d) 基于二維氧化鋅的超薄壓電電子學晶體管的示意圖
圖2 二維超薄氧化鋅的形貌、電學特性和壓電特性的表征
(a) 超薄氧化鋅的AFM掃描圖像
(b) HRTEM圖像
(c) 超薄氧化鋅的電學特性
(d-j) 超薄氧化鋅的壓電特性
圖3 超薄氧化鋅壓電電子學晶體管的電學輸運特性
(a) 超薄氧化鋅壓電電子學晶體管的側面示意圖
(b) 不同壓強下超薄壓電晶體管中載流子的輸運特性
(c) 壓電電子學的原理
(d) 超薄氧化鋅壓電電子學晶體管的電流實時測量
圖4 壓力調控的OR邏輯電路
(a-d) 單獨施加一個力以及對應輸出電流的狀態
(e-f) 同時施加兩個力以及對應輸出電流的狀態
【小結】
研究團隊成功制備了超短溝道的氧化鋅壓電電子學晶體管，首次證實了壓電電子學效應在超短溝道中的有效性，為新型壓電電子學晶體管的研究提供了思路，拓寬了壓電電子學的研究領域，同時也開辟了二維非層狀壓電材料的壓電特性的研究。這項研究成果在智能皮膚、人機界面和納米機電系統等領域具有潛在的廣闊應用前景。
文獻鏈接：Ultrathin Piezotronic Transistors with 2 nm Channel Lengths (ACS Nano, 2018, DOI: 10.1021/acsnano.8b01957)
展開 【引言】
近年來，壓電光電子學效應廣泛被用于各類半導體光電器件的性能調制，包括：太陽能電池、發光二極管、光電二極管和光探測器等。然而，關于壓電光電子學效應在不同器件結構和材料體系的半導體光電器件中的調制作用機制研究還鮮見報道。更重要的是，壓電光電子學效應不僅會產生使器件性能增強的作用，還可能會產生使器件性能削弱的作用，極大地限制了壓電光電子學效應能夠達到的器件性能增強的最大幅度。
【成果簡介】
近日，在西安交通大學電子與信息工程學院微電子學院賀永寧教授和彭文博博士講師的指導下，潘子健和李芳沛等研究成員以異型和同型異質結光電二極管為研究對象，通過對比壓電光電子學效應在兩種異質結光電二極管器件中的性能調制作用，系統地研究了不同器件結構對壓電光電子學效應的影響。研究結果表明，壓電光電子學效應能使p-n異型異質結光電二極管器件的性能增強約150%，而僅能使n-n同型異質結光電二極管器件的性能增強約55%。通過系統地分析壓電電荷對兩種器件能帶結構的調制作用，發現：壓電光電子學效應在p-n異型異質結光電二極管器件中引入了兩種增強器件性能的正效應，而其在n-n同型異質結光電二極管器件中不僅引入了一種增強器件性能的正效應，還引入了兩種削弱器件性能的負效應，因此壓電光電子學效應對前者的性能增強作用更顯著。此外，有限元仿真結果表明壓電光電子學效應對p-p同型異質結光電二極管器件性能的調制作用與其對n-n同型異質結光電二極管器件性能的調制作用類似。
展開 本期文章開一個新的標題，你所不知道的電子知識，在電子電路中有很多知識是被我們日常應用而忽略的但是又真實存在的一些電子知識。
本期文章就來談談線性電阻與非線性電阻器，在初中的時候或者在我們日常電路設計中總會認為電阻為一個理想元件，什么是理想元件？即隨著電流的大小變化，電阻的阻值不變，而電壓發生變化。即符合我們的歐姆定律：電壓等于電流乘電阻。V=IR。
那么電阻的電壓與電流的關系曲線呢？如圖所示：
電阻的伏特特性曲線為一條過零點的曲線，其在坐標系中為過一三象限，那么有人會問過二四象限可以嗎？當然可以。但是二四象限為負，所以電阻系數為負值。
這是以線性電路為例，但是我們在模擬電子學中會遇到一個問題就是，低頻放大器制作非常簡單，而高頻放大器的制作就非常困難。這是為什么？
這就要涉及我們在低頻電子學中，不會遇到的一種情況，等效電容、等效電感，或叫做分布參數。我們都知道電容為通高頻阻低頻，而電感為通低頻阻高頻。但是一般的線性電阻會出現一個問題就是分布參數，及分布電容與分布電感。
那么會什么會出現分布電容與分布電感，其實很簡單，就是信號頻率，正常情況下我們在研究電路時會認為電容為斷路，而電感為短路。這是因為電感與電容的本身性質所導致的。如果我們把電路換做高頻電路，那么電阻會變成什么？
這個就是高頻電阻的等效電路，很多人會說，一個電阻怎么會出現這么多其他的電子元件呢？
為什么會出現這些，這就要說說電阻。
以線繞電阻為例，其電阻絲纏繞在陶瓷載體上，但是每個匝間，都會有分布電容。而你的電阻引線就名副其實當做了電感，在此說明，這些只是等效電路但是這些在實際電路中又是不可避免的。
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電子學的最新內容
從事硅基光電子學研究二十余年，研制出硅基和氮化硅基陣列波導光柵波分復用器件，性能達到國際領先水平。承擔863計劃、國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目10余項，發表SCI論文60余篇，申請發明專利10余項。獲得教育部自然科學獎一等獎，排名第四。目前擔任中法PHOTONET光電子國際合作研究網絡中方聯絡人、《半導體光電》期刊編委。
該成果可為磁信息存儲、自旋電子學等領域的拓撲光子器件研發，提供可靠的仿真支撐與技術參考。
最后，有相關需求歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯絡。
數字電子學還包括時序分析、時鐘和狀態機等主題，這些對于設計可靠的系統至關重要。隨著技術的進步，該學科擴展到可編程邏輯器件和硬件描述語言。
總體而言，數字電子學提供了理解和設計現代數字系統所需的基本知識，使其成為追求電子學、通信和計算機工程職業的學生的一門核心學科。
適合人群
任何工程分支的初學者
數字電子學還包括時序分析、時鐘和狀態機等主題，這些對于設計可靠的系統至關重要。隨著技術的進步，該學科擴展到可編程邏輯器件和硬件描述語言。
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在同一半導體芯片上集成傳統的光子學和電子學與表面等離子體光子學具有顯著的優勢，可創造出超高速的計算機芯片和光通信器件，并為超靈敏傳感器和顯微鏡提供動力。
什么是表面等離子體？
當加州理工學院的Atwater教授于2007年首次提出表面等離子體光子學概念時，他預測該技術將催生一系列應用，包括從超靈敏的生物傳感到隱身斗篷。
Ansys | 什么是光電子學？1個月前
”與“電子學和光學”
傳統的半導體電子學和光學系統，使用電子來傳輸電磁信息信號。
在同一半導體芯片上集成傳統的光子學和電子學與表面等離子體光子學具有顯著的優勢，可創造出超高速的計算機芯片和光通信器件，并為超靈敏傳感器和顯微鏡提供動力。
什么是表面等離子體？
當加州理工學院的Atwater教授于2007年首次提出表面等離子體光子學概念時，他預測該技術將催生一系列應用，包括從超靈敏的生物傳感到隱身斗篷。
[3] 周治平.硅基光電子學[M].科學出版社,2021.
[4] 牛超群, 龐雅青, 劉智, 等. 中紅外硅基調制器研究進展 (特邀)[J]. 紅外與激光工程, 2022, 51(3): 20220021-1-20220021-11.
[5] 夏鵬輝. 高速硅光調制器及其集成芯片研究[D]. 浙江大學, 2023.
[3] 周治平.硅基光電子學[M].科學出版社,2021.
[4] 牛超群, 龐雅青, 劉智, 等. 中紅外硅基調制器研究進展 (特邀)[J]. 紅外與激光工程, 2022, 51(3): 20220021-1-20220021-11.
參考文獻：
周治平.硅基光電子學[M].科學出版社,2021.
Broadband optical modulators: science, technology, and applications[J]. 2011.
Petrov V M, Agruzov P M, Lebedev V V, et al.
