微電子學(xué)與固體電子學(xué)的案例
基于第三代半導(dǎo)體材料的壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)
【引言】
以氮化鎵，碳化硅和氧化鋅等為代表的第三代半導(dǎo)體材料已經(jīng)在消費(fèi)電子，5G通訊，電動(dòng)汽車，光電通信等諸多新興領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。這些寬禁帶材料同時(shí)也具有非中心對(duì)稱的晶體結(jié)構(gòu)，因而表現(xiàn)出顯著的壓電特性。然而這些材料中壓電極化電荷和半導(dǎo)體特性的耦合過程長(zhǎng)期以來被忽略。
針對(duì)壓電半導(dǎo)體中極化電荷和半導(dǎo)體特性耦合過程的研究和應(yīng)用，佐治亞理工學(xué)院及中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)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(xué)和壓電光電子學(xué)的基本概念和原理，并建立了壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)這兩大新興學(xué)科。在壓電電子學(xué)效應(yīng)中，壓電半導(dǎo)體材料受機(jī)械作用產(chǎn)生的極化電荷對(duì)金屬-半導(dǎo)體肖特基結(jié)或p-n結(jié)界面處的載流子傳輸過程進(jìn)行有效調(diào)制，實(shí)現(xiàn)了將外部機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閴弘?em>電子學(xué)器件（例如晶體管，邏輯電路等）中的門控信號(hào)。在壓電光電子電子學(xué)效應(yīng)中，壓電半導(dǎo)體材料受機(jī)械作用產(chǎn)生的極化電荷對(duì)光生載流子的產(chǎn)生，復(fù)合，分離以及輸運(yùn)的過程進(jìn)行有效調(diào)制，實(shí)現(xiàn)了將外部機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閴弘姽?em>電子學(xué)器件（例如光電探測(cè)器，發(fā)光二極管等）中的門控信號(hào)。
壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)不僅提供了豐富的基礎(chǔ)研究機(jī)會(huì)，并在人機(jī)交互、微納機(jī)電器件、傳感和自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，人工智能等領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景，由此激發(fā)了科研人員在這個(gè)領(lǐng)域的研究興趣。近年來對(duì)于壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)的基礎(chǔ)及應(yīng)用研究取得了快速地發(fā)展。多種功能材料中的壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)的基本效應(yīng)得到了系統(tǒng)深入地研究，相關(guān)的理論體系得以建立，諸多壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)器件也被設(shè)計(jì)研發(fā)。為增進(jìn)研究者們對(duì)壓電電子學(xué)與壓電光電子學(xué)的理解以推進(jìn)其實(shí)際應(yīng)用，王中林院士組織領(lǐng)域內(nèi)研究者在2018年12月的美國材料學(xué)會(huì)會(huì)刊（MRS Bulletin）上撰寫了主題為“壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)”的專刊。
展開 【原創(chuàng)分享】電子學(xué)中的百科書·你所不知道的電子知識(shí)（一）
本期文章開一個(gè)新的標(biāo)題，你所不知道的電子知識(shí)，在電子電路中有很多知識(shí)是被我們?nèi)粘?yīng)用而忽略的但是又真實(shí)存在的一些電子知識(shí)。
本期文章就來談?wù)劸€性電阻與非線性電阻器，在初中的時(shí)候或者在我們?nèi)粘ｋ娐吩O(shè)計(jì)中總會(huì)認(rèn)為電阻為一個(gè)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(fā)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(guān)系曲線呢？如圖所示：
電阻的伏特特性曲線為一條過零點(diǎn)的曲線，其在坐標(biāo)系中為過一三象限，那么有人會(huì)問過二四象限可以嗎？當(dāng)然可以。但是二四象限為負(fù)，所以電阻系數(shù)為負(fù)值。
這是以線性電路為例，但是我們?cè)谀M電子學(xué)中會(huì)遇到一個(gè)問題就是，低頻放大器制作非常簡(jiǎn)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?cè)诘皖l電子學(xué)中，不會(huì)遇到的一種情況，等效電容、等效電感，或叫做分布參數(shù)。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(huì)出現(xiàn)一個(gè)問題就是分布參數(shù)，及分布電容與分布電感。
那么會(huì)什么會(huì)出現(xiàn)分布電容與分布電感，其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是信號(hào)頻率，正常情況下我們?cè)谘芯侩娐窌r(shí)會(huì)認(rèn)為電容為斷路，而電感為短路。這是因?yàn)殡姼信c電容的本身性質(zhì)所導(dǎo)致的。如果我們把電路換做高頻電路，那么電阻會(huì)變成什么？
這個(gè)就是高頻電阻的等效電路，很多人會(huì)說，一個(gè)電阻怎么會(huì)出現(xiàn)這么多其他的電子元件呢？
為什么會(huì)出現(xiàn)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(gè)匝間，都會(huì)有分布電容。而你的電阻引線就名副其實(shí)當(dāng)做了電感，在此說明，這些只是等效電路但是這些在實(shí)際電路中又是不可避免的。
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6.電子商務(wù)運(yùn)營：電子商務(wù)項(xiàng)目管理、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品經(jīng)理、第三方電子商務(wù)平臺(tái)管理(如阿里巴巴店TB店、天貓店、京東店等)。)，電子商務(wù)活動(dòng)的規(guī)劃和運(yùn)作；(技能要求：具有三年以上工作經(jīng)驗(yàn)的電子商務(wù)從業(yè)人員，從底層開始)
[電子商務(wù)行業(yè)的四種類型]
1、電子商務(wù)企業(yè)
網(wǎng)上商城：如阿里巴巴、TB天貓、Tesco、蘇寧樂購、亞馬遜、當(dāng)當(dāng)、柯凡、一號(hào)店、團(tuán)購網(wǎng)站等。
門戶類：如騰訊(開拍、QQ網(wǎng)上購物、QQ商城、易迅等電子商務(wù)項(xiàng)目)、百度(網(wǎng)絡(luò)營銷廣告競(jìng)價(jià)系統(tǒng))；
垂直互聯(lián)網(wǎng)：電子商務(wù)信息(如億邦電力、派岱、艾瑞)、旅游(如攜程、桐城)、招聘(如智聯(lián)招聘、無憂未來)、分類信息(如Jiji.com 58城)、消費(fèi)者分享購物指南(如公眾評(píng)論、美女、蘑菇街)、社交網(wǎng)站電子商務(wù)方向
2.電子商務(wù)服務(wù)企業(yè)
軟件R&D企業(yè)，如ERP(企業(yè)管理信息系統(tǒng))、電子商務(wù)商城系統(tǒng)、支付軟件、網(wǎng)絡(luò)營銷軟件等電子商務(wù)輔助軟件；(例如支付寶、購物中心)
硬件企業(yè)、服務(wù)器組件和服務(wù)器提供商；(如阿里巴巴云、王灣、西方數(shù)碼等。
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結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)，你了解多少？ 附結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)電子書籍下載
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傳熱學(xué)中熱能傳遞的三種基本方式及研究方法 附傳熱學(xué)電子書籍下載
來源：AutoAero
熱力學(xué)第二定律指出，在自然界中不可能把熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其他的變化。由于自然界和生產(chǎn)過程中幾乎到處存在溫度差，所以熱量傳遞就成為一種非常普遍的物理現(xiàn)象。傳熱學(xué)就是研究由溫差引起的熱能傳遞規(guī)律的科學(xué)，其作用是利用可以預(yù)測(cè)能量傳遞速率的一些定律來補(bǔ)充熱力學(xué)分析。傳熱學(xué)與空氣動(dòng)力學(xué)有著緊密的關(guān)系，了解傳熱學(xué)的相關(guān)知識(shí)有助于解決汽車空氣動(dòng)力學(xué)中發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻、新能源汽車熱管理以及駕駛室空調(diào)性能優(yōu)化等問題。下面分別介紹熱能傳遞的三種基本方式和傳熱學(xué)的研究方法。
一、熱能傳遞的三種基本方式
熱傳遞有三種基本方式，分別為熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。
1.熱傳導(dǎo)（heat conduction）
物體各部分之間不發(fā)生相對(duì)位移時(shí)，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)互相撞擊，使能量從物體的高溫部分傳至低溫部分，或由高溫物體傳給低溫物體的過程，叫做熱傳導(dǎo)，又稱導(dǎo)熱。物體或系統(tǒng)內(nèi)的溫度差，是熱傳導(dǎo)的必要條件。熱傳導(dǎo)是固體中傳熱的主要方式，在不流動(dòng)的液體或氣體層中逐層傳遞，在流動(dòng)情況下常與熱對(duì)流同時(shí)發(fā)生。
熱傳導(dǎo)
熱傳導(dǎo)有如下幾個(gè)特點(diǎn)：
①必須有溫差
②物體直接接觸
③依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)而傳遞熱量，不發(fā)生宏觀的相對(duì)位移
④沒有能量形式之間的轉(zhuǎn)化
2.熱對(duì)流（heat convection）
熱對(duì)流，指流體的宏觀運(yùn)動(dòng)而引起的流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移，冷、熱流體相互摻混所導(dǎo)致的熱量傳遞過程。熱對(duì)流僅能發(fā)生在流體中，而且由于流體中的分子同時(shí)在進(jìn)行著不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，因而熱對(duì)流必然伴隨有熱傳導(dǎo)現(xiàn)象。熱對(duì)流有三種基本形式，分別是自然對(duì)流、強(qiáng)迫對(duì)流以及湍流。在工程應(yīng)用上更注重的是流體流過一個(gè)物體表面時(shí)，流體與物體表面間的熱量傳遞過程，并將該過程稱為對(duì)流傳熱。
展開 Ansys | 什么是光電子學(xué)？
光電子學(xué)（optoelectronic或optronics）絕不僅僅是光子學(xué)的一個(gè)子領(lǐng)域，而是光學(xué)和電子學(xué)交叉領(lǐng)域的關(guān)鍵學(xué)科，推動(dòng)著通信、成像、傳感和能源等領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。盡管光電子學(xué)位于兩個(gè)物理領(lǐng)域的交叉地帶，但同時(shí)又具有其獨(dú)特的器件體系，主要涉及光的發(fā)射或探測(cè)。
就此而言，光電器件（optoelectronic devices）要么使用光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電輸出，要么采用電輸入并將其轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。光電器件也可以歸類為能量轉(zhuǎn)
這類器件對(duì)于許多高科技行業(yè)都至關(guān)重要，包括汽車、軍事和國防、航空航天、能源、醫(yī)療、消費(fèi)類電子和電信行業(yè)。
當(dāng)今的一些主要光電組件包括：
光電二極管
激光二極管
發(fā)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(cè)器
在這些行業(yè)中，光電器件廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括：
攝像頭
醫(yī)療成像/醫(yī)療傳感器（內(nèi)窺鏡等）
醫(yī)療診斷（心率監(jiān)測(cè)器等）
激光雷達(dá)和其他汽車傳感器
顯示器
遠(yuǎn)程制導(dǎo)系統(tǒng)
激光
日常電子產(chǎn)品，從智能手機(jī)和智能手表到LED照明、咖啡機(jī)和現(xiàn)代家用電器
光敏開關(guān)設(shè)備
激光打印機(jī)
“光電子學(xué)”與“電子學(xué)和光學(xué)”
傳統(tǒng)的半導(dǎo)體電子學(xué)和光學(xué)系統(tǒng)，使用電子來傳輸電磁信息信號(hào)。光電子學(xué)與傳統(tǒng)電子學(xué)有所不同，因?yàn)樗€包含來自光的信息，涵蓋紫外線、可見光和紅外波長(zhǎng)。
不同于對(duì)光進(jìn)行被動(dòng)調(diào)制的純光學(xué)系統(tǒng)（如反射鏡、透鏡和濾光片），光電器件會(huì)主動(dòng)地轉(zhuǎn)換光信號(hào)和電信號(hào)，從而為攝像頭、光纖、激光和光電探測(cè)器等技術(shù)提供支持。這些器件能夠更直接地與穿過光學(xué)元件的光波的電磁場(chǎng)相互作用，例如與偏振相互作用。
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看漫畫，學(xué)電子，我居然看懂了！
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【原創(chuàng)分享】電子學(xué)中的百科書-本質(zhì)半導(dǎo)體與雜質(zhì)半導(dǎo)體
當(dāng)然如果根據(jù)P型半導(dǎo)體的思路，其本質(zhì)半導(dǎo)體為四價(jià)元素，當(dāng)摻入一個(gè)五價(jià)元素后，其會(huì)形成一個(gè)多余的電子，而這個(gè)多余的電子叫做自由電子，所以N型半導(dǎo)體為多數(shù)載流子為電子，而少數(shù)載流子為空穴，也就是所電流在物理層面是從負(fù)極流向正極。如圖所示：
這是關(guān)于本質(zhì)半導(dǎo)體與雜質(zhì)半導(dǎo)體的摻雜和P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體的區(qū)別，及利用基本半導(dǎo)體物理學(xué)的角度分析。
那么當(dāng)我們將這兩個(gè)半導(dǎo)體進(jìn)行結(jié)合，會(huì)出現(xiàn)什么樣的物理現(xiàn)象，或者是一個(gè)半導(dǎo)體電子電路的課程研究，也就是在討論這兩個(gè)半導(dǎo)體結(jié)合后的物理現(xiàn)象及對(duì)電壓、電流的一些控制和他本身的控制方法。
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展開 計(jì)算多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)－－－電子書籍
計(jì)算多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)
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看漫畫，學(xué)新能源汽車電氣電子技術(shù)
汽車電子是車體汽車電子控制裝置和車載汽車電子控制裝置的總稱。車體汽車電子控制裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)和車身電子控制系統(tǒng)（車身電子ECU）。
汽車電子最重要的作用是提高汽車的安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性和娛樂性。用傳感器、微處理器MPU、執(zhí)行器、數(shù)十甚至上百個(gè)電子元器件及其零部件組成的電控系統(tǒng)。
按照對(duì)汽車行駛性能作用的影響劃分，可以把汽車電子產(chǎn)品歸納為兩類：一類是汽車電子控制裝置，汽車電子控制裝置要和車上機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行配合使用，即所謂“機(jī)電結(jié)合”的汽車電子裝置；它們包括發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身電子控制。例如電子燃油噴射系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死控制、防滑控制、牽引力控制、電子控制懸架、電子控制自動(dòng)變速器、電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向等，另一類是車載汽車電子裝置，車載汽車電子裝置是在汽車環(huán)境下能夠獨(dú)立使用的電子裝置，它和汽車本身的性能并無直接關(guān)系。它們包括汽車信息系統(tǒng)（行車電腦）、導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車音響及電視娛樂系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、上網(wǎng)設(shè)備等。
2008年的電子技術(shù)發(fā)展的方向向集中綜合控制發(fā)展：將發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)和自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)，集成為動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合控制（PCM）；將制動(dòng)防抱死控制系統(tǒng)（ABS）、牽引力控制系統(tǒng)（TCS）和驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)（ASR）綜合在一起進(jìn)行制動(dòng)控制；通過中央底盤控制器，將制動(dòng)、懸架、轉(zhuǎn)向、動(dòng)力傳動(dòng)等控制系統(tǒng)通過總線進(jìn)行連接。控制器通過復(fù)雜的控制運(yùn)算，對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，將車輛行駛性能控制到最佳水平，形成一體化底盤控制系統(tǒng)（UCC）。
由于汽車上的電子電器裝置數(shù)量的急劇增多，為了減少連接導(dǎo)線的數(shù)量和重量，網(wǎng)絡(luò)、總線技術(shù)在此期間有了很大的發(fā)展。總線技術(shù)是將各種汽車電子裝置連接成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送和接收信息。電子裝置除了獨(dú)立完成各自的控制功能外，還可以為其它控制裝置提供數(shù)據(jù)服務(wù)。
展開 【原創(chuàng)分享】電子學(xué)中的百科書-二極管的分類
上篇文章中我們討論了關(guān)于二極管的誕生，本篇文章我們主要討論一下二極管的分類，那么肯定會(huì)有人說，二極管有什么分類，都不是單向?qū)щ妴幔亢伪剡M(jìn)行分類。
如果你這樣認(rèn)為那么建議您好好看看本篇文章吧，首先我們先來看一些圖片，這些都是不同二極管在電路中的電路符號(hào)：
如圖所示：
第一個(gè)：為我們常用的普通二極管
第二個(gè)：發(fā)光二極管
第三個(gè)：光電二極管
第四個(gè)：瞬態(tài)抑制二極管
第五個(gè)：變?nèi)荻O管
第六種：肖特基二極管
第七種：齊納二極管
第八種：隧道二極管
其中發(fā)光二極管與光電二極管雖然都是一光為介質(zhì)，都是發(fā)光二極管是通電發(fā)光。而光電二極管通常配合紅外線發(fā)光二極管，制作為紅外對(duì)管。
如圖所示：
那么這是通過二極管在電路中的特性進(jìn)行分類，這些二極管在電路應(yīng)用的作用不同，當(dāng)然這是后面文章要講解的。但如果就這樣分類是不是太草率了？確實(shí)
我們只介紹了二極管在電路中的作用，那么如果根據(jù)二極管的制作方法不同，可以分為點(diǎn)接觸型與面接觸型。
如圖所示：
其中點(diǎn)接觸型與面接觸型最大的特點(diǎn)就是，點(diǎn)接觸型為高頻二極管，常用的有檢波二極管，如：1N34
但點(diǎn)接觸型二極管絕大多數(shù)為鍺二極管。
而面接觸型二極管多為硅管。
其中：點(diǎn)接觸型二極管是在鍺或硅材料的單晶片上壓觸一根金屬針后，再通過電流法而形成的。因此，其PN結(jié)的靜電容量小，適用于高頻電路。點(diǎn)接觸型與面結(jié)型相比，較少使用于大電流和整流
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