电子学 - DGSO百科
网页 图片 MP3 新闻 百科 更多

百科首页

电子学 百科内容来自于: 百度百科

电子学是一门以应用为主要目的的科学和技术。它主要研究电子的特性和行为,以及电子器件的物理学科。电子学涉及很多的科学门类,包括,物理、化学、数学、材料科学等。电子技术则是应用电子学的原理设计和制造电路、电子器件来解决实际问题的科学。

简介

电子学是以电子运动和电磁波及其相互作用的研究和利用为核心而发展起来的
电子学

电子学

。它作为新的信息作业手段获得了蓬勃发展。
电子是基本粒子家族中的一个主要成员。电子的静止质量是9.10953×10-28克,为氢原子质量的1/1836。电子荷有1.602189×10-19库仑的负电。宇宙间存在着电子的对立物──正电子,但它的寿命很短,一般情况下是不存在的。质子荷有与电子电荷绝对值相等的正电荷,是氢原子质量的主要构成部分。在通常情况下,原子含有等量的电子和质子,对外不显电性。但当它俘获或失去电子时对外显现电性,称为离子。离子在电子学中也占有一定的位置,但远不如电子的应用广泛。电荷周围伴有电场,电场对电荷产生力的作用。电荷的运动产生电流,电流周围又伴有磁场,磁场对磁体或电流产生力的作用。当电流变化时,周围的电场和磁场也会随之发生变化。这种变化以波的形态携载能量以一定的速度向外传播,这种波称为电磁波。电流变化越快,所产生的电磁波波长越短,但传播速度不变。电磁波在真空中的传播速度为每秒 299792.46公里。电磁场和电磁波还能和带电粒子发生相互作用,产生能量变换。理论和实践都证明,光波、X射线、γ射线等都是电磁波,只是波长不同。电子和电磁波具有波、粒二象性;在电子运动速度极高和电磁波波长极短时,波、粒二象性十分显著。
电子在真空、气体、液体、固体和等离子体中运动时产生的许多物理现象,电磁波在真空、气体、液体、固体和等离子体中传播时发生的许多物理效应,以及电子和电磁波的相互作用的物理规律,合起来构成电子学的基础研究的主要内容。电子学不仅致力于这些物理现象、物理效应和物理规律的研究,尤其致力于这些物理现象、物理效应和物理规律的应用。电子学作为科学技术的门类之一具有十分鲜明的应用目的性,这是电子学的重要特点之一。电子学是为信息事业、能源事业和材料事业服务的。
电子学

电子学

信息作业的基本内容可以概括为信息的采集、变换、传输、交换、存储、处理和再现等。电子学为当代各种信息作业提供了强有力的技术手段,如计算机、通信网、广播电视网、雷达遥感技术等,极大地增强了人类的感官和大脑的作用,使现代人类社会的生产活动、经济活动和社会活动的效率大大提高。电子学使人类跨入了信息社会的新阶段。
能源供给人类生产和生活以所需的动力核能和太阳能正日益受到重视,太阳能是可再生能源。据计算,太阳辐射到地球上的峰功率达一百几十万亿千瓦。用半导体制成的太阳电池是利用太阳能的重要手段。电子学在开发和利用新旧能源方面,日益显示其重要作用。一门新兴分支学科──能电子学正在兴起。
材料是现代人类社会赖以存在和发展的物质基础。电子学在改造现有材料、创造新型材料、进行材料分析和材料加工作业中,同样也发挥着重要作用,并且往往是通过电子技术改变能态而实现的。
经历了约一个世纪不停息的开拓和发展,现代的电子学已发展成为当代最引人注目的专业和学科之一。

历史

概述

电子学诞生迄今只有100年左右的历史,它是在早期的电磁学电工学的基础上发展起来的。
电子学

电子学

在电子学诞生之前,人类对于电磁现象的研究已相当深入。一系列物理定律已经确立,如库仑定律、安培定律、 欧姆定律、楞次定律、法拉第电磁感应定律等。英国J.C.麦克斯韦集以往电磁学研究之大成,建立了电磁学的完整理论──麦克斯韦方程,并从理论上预言了电磁波的存在。与此同时,人们对电磁学的利用也达到了一定的水平,有线电报和有线电话已相继发明,并且有了横贯美洲大陆的电报、电话线路和横跨大西洋的海底电缆。美国T.A.爱迪生发明了白炽灯。所有这些,都为电子学的诞生准备了充足的条件。
标志着电子学诞生的两个重大的历史事件,是爱迪生效应的发现和关于电磁波存在的验证实验。1883年,爱迪生在致力于延长碳丝白炽灯的寿命时,意外地发现了在灯丝与加有正电压的电极间有电流流过,电极为负时则无电流,这就是爱迪生效应。这一发现导致了后来电子管的发明。
1887年,德国H.R.赫兹进行了一项实验,他用火花隙激励一个环状天线,用另一个带缝隙的环状天线接收,证实了麦克斯韦关于电磁波存在的预言,这一重要的实验导致了后来无线电报的发明。
电子学在发展过程中取得了许多有重大意义的成就。
无线电报 还在电子学诞生以前,美国S.莫尔斯就于1837年发明并建成了电报线路,赫兹的实验则架起了一座从“有线”通向“无线”的桥梁。1895年,意大利G.马可尼在赫兹实验的基础上成功地进行了 2.5公里距离的无线电报传送实验。1896年,俄国А.С.波波夫也独立地进行了约250米距离的类似试验,他传送的第一份电文就是“赫兹”。此后数年,马可尼在英国进行了一系列卓有成效的工作,使得无线电报的传送距离不断延伸。1899年,跨越英吉利海峡的试验成功;1901年,跨越大西洋的3200公里距离的试验成功。马可尼以其在无线电报的发展以及由此开创的无线电通信事业上的成就,获得了1909年的诺贝尔奖金物理学奖。
无线电报的发明,是人类利用电磁波的第一个巨大成就,电子学从此开始了一个研究和利用电磁波的极其兴旺的时期。

电子管

电子管 爱迪生虽然发现了热电子发射效应(即爱迪生效应),但他并未意识到这一效应的意义,而且对它的机理也不清楚。1897年,英国J.J.汤姆逊揭示出形成爱迪生效应的荷电粒子是电子,爱迪生效应乃是一种热电子发射现象。1904年,英国J.A.弗莱明第一个把爱迪生效应付诸实用,发明了二极电子管。二极电子管的发明为无线电报接收提供了一种灵敏可靠的检波器。1906年,美国L.德福雷斯特发明具有放大能力的三极电子管,为当时蓬勃发展的无线电报通信事业提供了一种极其有用的器件。三极电子管以后,又出现了四极管、五极管、更多极的电子管和复合管,形成了包括收信管、发射管、低频管、高频管、微波
电子学

电子学

管和超小型管等系列。
电子管是电子器件的第一代,在晶体管发明以前的近半个世纪里,电子管几乎是各种电子设备中唯一可用的电子器件。电子学随后取得的许多成就,如电视、雷达、计算机的发明,都是和电子管分不开的。就是在固体电子学十分兴旺的现代,以大功率电子管(特别是微波功率电子管)和电子束管为代表的真空电子学也仍然是一个活跃的领域。

广播与电视

广播与电视 1876年,美国A.G.贝尔在美国建国100周年博览会上展示了他所发明的有线电话。此后,有线电话便迅速普及开来。G.马可尼发明无线电报,促成了无线电话和无线电广播的出现。1906年,美国R.A.费森登进行了一项很有意义的实验,他用50千赫频率发电机作发射机,用微音器直接串入天线实现调制,首次使大西洋航船上的报务员听到了他从波士顿播出的音乐,这是无线电广播发明的先声。1916年,美国G.D.萨诺夫最先提出向公众进行无线电广播的设想,但因第一次世界大战爆发而未能实现。1919年,第一个定时播发语言和音乐的无线电广播电台在英国建成。次年,在美国的匹兹堡城又建成一座无线电广播电台。此后,无线电广播事业即在世界范围内得到普及,从中波扩展到短波、超短波,从调幅扩展到调频、脉冲调制等,卫星直播也已实现。
电视的发明可追溯到1884年德国P.G.尼普科夫关于机械扫描电视的设想。把尼普科夫设想付诸实现的是英国J.L.贝尔德。1927年,他成功地用电话线路把图像从伦敦传至大西洋中的船上。不过这还不是现代类型的全电子电视,第一个对全电子电视作出实际贡献的是V.K.兹沃雷金。他在1923年和1924年相继发明了摄像管和显像管。1931年,他组装成世界上第一个全电子电视系统。此后几年,迭经改进,约在30年代末,英美先后开始了试验性的电视广播。第二次世界大战后,电视广播便在各国逐渐普及。
广播、电视的发明,不仅使人类的文化生活更加丰富多彩,而且为人类提供了一种公共的信息媒介。

雷达

雷达 物体,特别是金属物体(如舰船),具有反射电磁波的能力,在赫兹、马可尼、波波夫时代早已为人所知。在雷达发明之前,利用脉冲无线电装置测量电离层高度的工作已进行多年。第二次世界大战前夕,在飞机成为主要进攻武器的情况下,英、美、德、法等国均投入较多的人力,竞相研制一类能早期警戒飞机的装置。1936年,英国R.A.沃森-瓦特设计的警戒雷达最先投入了运行。它架设在英国的东岸,有效地警戒了来自德国的轰炸机。1938年,美国研制成第一部能指挥火炮射击的火炮控制雷达,大大提高了火炮的命中率。1940年,出现能产生微波高功率的多腔磁控管,次年,第一部微波雷达研制成功。1944年,能够自动跟踪飞机的雷达研制成功。1945年,能消除背景干扰显示运动目标的动目标显示技术的发明,使雷达更加完善。在整个第二次世界大战期间,雷达成了电子学中最活跃的部分之一。近炸引信也属于雷达性质,它成百倍地提高了炮火威力。

电子计算机

电子计算机 计算工具的发明,经历了漫长的道路。从古代中国的算筹和算盘到16
电子学

电子学

世纪西方的计算尺和齿轮式计算机,从机械式计算机到电子计算机,从手动计算到自动计算,从十进制到二进制,是一个逐步发展的过程。电子计算机的应用越来越广泛,从科学计算扩展到事务管理、过程控制、情报检索、人工智能等许多领域,对人类的生产和生活产生了巨大的影响。

晶体管

金黄色管壳的锗晶体管

金黄色管壳的锗晶体管

晶体管 正当电子管进入全盛时期,美国贝尔实验室的物理学家看到电子管在体积、功耗、寿命等方面的局限性,在客观需要的推动下着手固体器件的研究。1948年,贝尔实验室宣布J.巴丁、W.H.布喇顿和W.B.肖克莱研制成晶体三极管。初期的晶体管是点触式的,制造比较困难,稳定性较差,但它毕竟是时代的标志。1957年,贝尔实验室的D.斯帕克斯发明面结型晶体管,克服了点触式晶体管的缺点,使得问世不久的晶体管的地位巩固下来。后来,由于材料工艺方面取得进展,肖克莱早期设想的场效应晶体管也实现了。
晶体管的发明将电子学推向了一个新的阶段。电子学在以后取得的许多成就,如集成电路、微处理器和微型计算机等,都是从晶体管发展而来的。

集成电路

集成与非门电路74LS01

集成与非门电路74LS01

集成电路 1958年,美国得克萨斯仪器公司宣布一种集成的振荡器问世,首次把晶体管和电阻、电容等集成在一块硅片上,构成了一个基本完整的单片式功能电路。1961年,美国仙童公司宣布制成一种集成的触发器。从此,集成电路获得了飞速的发展。数字集成电路从小规模到中规模、大规模,乃至到超大规模,集成度越来越高,使过去的中小型计算机乃至大型计算机得以微型化,进入了微型计算机的时期。与此同时,模拟集成电路也获得了发展。
集成电路的发明开创了集电子器件与某些电子元件于一体的新局面,使传统的电子器件概念发生了变化。这种新型的封装好的器件体积和功耗都很小,具有独立的电路功能,甚至具有系统的功能。单片微波集成电路也已进入生产阶段。集成电路的发明使电子学进入了微电子学时期,是电子学发展的一次重大飞跃。

卫星通信

卫星通信 1957年,苏联发射人造地球卫星成功,宣告了空间时代的到来。1958年,美国发射低轨道的“斯科尔”卫星成功,这是第一颗用于通信的试验卫星。1962年,美国发射中轨道的通信卫星“电星”-Ⅰ号。1963年,美国把“辛康”-Ⅱ号射入距离地球约35800公里的同步轨道,成为第一颗定点同步通信卫星。1964年,借助定点同步通信卫星首次实现了美、欧、非三大洲的通信和电视转播。1965年,第一
电子学

电子学

颗商用定点同步卫星投入运行。到1969年,大西洋、太平洋和印度洋上空均已有定点同步通信卫星,卫星地球站已遍布世界各国,这些卫星地球站又和本国或本地区的通信网接通。卫星通信经历10年的发展,终趋于成熟。
用定点同步通信卫星作为中继站,为洲际信息传递提供了一种稳定而又可靠的手段,也解决了幅员广大的国家的国内通信问题。卫星通信的成功是通信技术,也是电子学的又一次飞跃。

光频开拓和利用

光频的开拓和利用 电子学发展的一个重要方面,表现在电磁波谱利用的扩展上,其中特别是对光频段(包括红外和紫外)的开拓和利用上。麦克斯韦在他创立的经典电磁理论中,就已经阐明了光的电磁本质。人类对光的认识和利用远在电子学诞生之前。但是,在激光器发明以前,人们所涉及的,主要是非相干光。
1954年,美国C.H.汤斯用致冷的氨分子作工作物质,研制成世界上第一台微波激射器。稍后,苏联Н.Г.巴索夫和 А.М.普罗霍洛夫也研制成以氟化铯为工作物质的微波激射器。1958年,汤斯与A.L.肖洛将微波受激辐射的原理推广到红外和光频段。1960年,美国T.H.梅曼研制成第一台激光器──红宝石脉冲激光器。此后不到一年,第一个连续激光器──氦氖激光器研制成功。从此,用于信息技术的电磁波谱,从无线电频段扩展到了光频段,从而使已经显得十分拥挤的无线电频段得到了缓解。
激光器的出现,使英国D.盖伯在1946年发明的全息摄影技术获得了新的活力,并为后来的高密度大容量信息存储技术奠定了基础。激光器的问世,也导致了大容量光纤通信的出现,使通信技术继卫星通信之后发生了又一次飞跃,这又是一个重大进展。

应用基础科学

应用基础科学 电子学在实践上所取得的一系列重大成就,和它在应用基础科学方面所取得的成就是分不开的。
在20~30年代,由于对载波、长途和音频通信的需要,人们研究电路网络、模拟滤波器、传输线、听觉和音响等,并取得了重大进展。
信息论和通信理论方面,信息的度量,信息传输(即通信)的有效性和可靠性,是这方面的主要问题。1924年,H.奈奎斯特首先证明了信息传输的速率与信道带宽成正比。1928年,R.V.L.哈特莱证明,信息量与信息长度的对数成正比。可以说,这是关于信息度量的先驱性工作。1948年,C.E.仙农把信息的研究置于统计学的基础上。他通过引入信息熵的概念,解决了信息的度量问题。他的更重要的功绩是给出了信息传输能力的极限公式、关于信源和信道编码的定理,以及关于信息率失真函数的概念。仙农因此成为信息理论的奠基人。在另一个方面,1942年,D.O.诺斯提出了最佳滤波器的概念;1948年,В.А柯捷尔尼科夫创立了最佳接收机的理论;1950年,P.M.乌特沃德提出了模糊函数的概念,他因此成为现代雷达检测理论的先驱。
控制和系统理论方面的成就对现代电子学的发展产生了很大的影响。从电子学的角度来说,应当特别提到以下几个早期的事实:尽管J.瓦特早已发明负反馈的速度调制器,到1928年,H.布莱克才从电路角度提出了负反馈的概念;1932年,H.奈奎斯特将此原理用之于电路稳定性分析;1942年,N.维纳提出了关于平稳随机信号的平滑、滤波和预测的理论;1949年,N.维纳对机器和动物中的通信与控制问题作了高度的概括,创立了控制论这一新的学科。50年代后期,状态变量概念的引入,使控制和系统理论有了一个大的飞跃。1957年,R.贝尔曼创立了动态规划理论;1958年,Л.С.庞特里亚金提出了极大值原理;1960年,R.卡尔曼把维纳问题推广到多变量、非平稳的情形并给出问题的递推解,他还提出了可控性和可观性两个概念。
电子学

电子学

电子学历史上所取得的成就是多方面的,每一分支专业或学科都有自己的应用基础科学的成就。理论与实践,循环往复,相辅相成,不断提高,把整个电子学推向一个又一个新的阶段。

进展

中国是有着悠久历史的文明古国,有着光辉灿烂的文化。但是,从1840年的鸦片战争以后,中国逐渐沦为半殖民地半封建的国家。中国不仅在政治上遭受压迫,在经济上遭受剥削,在科学和教育上也十分落后。这种情况一直持续到1949年中华人民共和国成立。在这一百多年的时间里,前半段正是电磁学和电工学在西方蓬勃发展、电子学孕育诞生的时期;后半段正是电子学在西方迅速成长并取得辉煌成就的时期。在这一时期,中国却基本上处于电子学发展的洪流之外。中华人民共和国成立之前,只有少数的几家修造厂和器材厂,以及少数几所大学能培养少量电信人才。
电子学和电子工业在中国的创建和发展,是在中华人民共和国成立以后才开始的。
1949~1952年是中国的经济恢复时期。这段时期的主要成就表现为:国家成立了电信工业
电子学

电子学

管理局,统一领导全国的电信工业;改造了接管过来的几家工厂,并很快制造出一批无线电台和军用步谈机,在中国历史上第一次能成套地生产接收电子管;一批电子学科技工作者从海外归来参加国家建设。
1953~1957年是中国第一个五年计划时期。这段时期的主要成就是:建设了一批以元件器件、通信和雷达为重点的骨干企业,研制和生产了一批广播设备、通信电台、军用雷达;在十多所高等院校中成立了无线电系科,创建了专业性的研究院和研究所;第一次制订了发展电子科学的十二年规划。
1958~1965年的主要成就是:完成了为研制原子弹和导弹以及进行试验所需的电子配套工程;研制并生产了一批军用雷达、电台和其他通信装备;建成了1000千瓦中波广播发射台,10信道电视中心和10千瓦黑白电视台;建立了邮电科学研究院、电子工业研究院及其所属研究机构。
1966~1976年是动乱的十年,中国在极其困难的条件下获得的进展主要有:第一颗人造地球卫星发射成功;第一台集成电路计算机研制成功;自行设计和制造的地球站建成;25米天线的巨型跟踪雷达投入使用;第一部巨型相控阵雷达进行试运转。
1977年以来,中国的电子学进入了新的振兴时期,获得了许多重大成就。其中有代表性的成就是:成功地发射了一颗实验定点通信同步卫星;建成了全国卫星测控网;研制成千万次向量计算机和亿次计算机;研制成16千位随机存储器和8位微处理器;建成了京沪杭1800路中同轴电缆通信系统;光纤通信系统相继在上海、天津和武汉并入市话网,达到了实用阶段;初步建成了全国电视网、电视发射台和差转台,总数已达5600余座;在国家科学技术委员会的领导下,制订了发展电子科学技术的十年规划。

学科体系

概述

现代电子学是一个庞大的专业和学科体系,在这个体系里包含有众多的分支。它们有机地结合在一起,形成了电子学的统一整体。这些分支,按性质可划分为四大类,即:系统与大系统技术;基础理论与基础技术;元件、 器件、材料与工艺;交叉专业和学科类。现代电子学犹如一株枝叶繁茂的大树,深深地扎根于应用物理、应用化学、应用数学等基础学科的沃土之中。

系统与大系统技术

属于这一类的分支学科有:通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、计算机、能电子系统,以及综合多种系统技术的大型电子系统。其共同特点是用电子学方法实现具有某一种或多种社会和军事应用的功能。
通信是以电子学方法,实现从点到点(人与人,人与机器或机器与机器)的信息传输的原理、技术和系统。广播是将语言、音乐和活动的与静止的图像、文字向公众播发,并由公众接收、录放的原理、技术和系统。电视是图像和文字以及与之伴随的声音等的摄取、传输、再现、播发、接收、录放的原理、技术和系统。雷达是利用物体对电磁波的散射现象以发现飞机、导弹、船舰等目标,并获取这类目标信息的原理、技术和系统。遥感技术主要是在空中利用地物、云层等的辐射电磁波,观察地面和大气中的现象,从而取得地理、地貌、地质、植被、水文、气象等有用信息,也可用于军事。遥感技术也可在地面上应用。导航是以电子学的方法确定船舰、飞机、车辆等的位置并引导其向目的地进发的原理、技术和系统。电子对抗是敌对双方利用电子手段进行侦察和干扰的原理、技术和系统。测量和监测系统不仅广泛用于电子科学技术,而且电子测量和检测技术手段还广泛用于各行各业,包括电量和非电量测量。
计算机是用电子学方法实现数值计算、逻辑作业、数据处理、过程控制、信号与信息处理计算机辅助设计、专家系统等的原理、技术和系统,包括各种计算机硬件和软件等。计算机是电子学中最大的一个分支学科,并正在逐步向自成体系的单独的专业和学科发展。能电子系统是指用电子手段进行能和动力的作业,如用太阳电池发电,用微波、高频、激光、超声波等进行处理和加工,利用电子计算机调度和微处理器控制节约电能等。
大型电子系统是多种具有不同功能的电子系统有机地结合起来,协调地运行,形成具
电子学

电子学

有信息反馈和控制功能的庞大复杂的系统。例如,综合业务数字网环球空间监视系统,航天测控系统、指挥-控制-通信系统等。

基础理论和技术

属于这一类的分支学科有:电子线路与网络分析、微波、天线、电波传播、测量、电源、显示技术、信号处理、 信息论、自动控制原理、可靠性理论等。它们是构成功能性电子系统所需的各种技术手段或基础理论。
电子线路与网络是由电子元件和电子器件组成的功能性电子单元。电子线路有线性的、非线性的、模拟式、脉冲式和数字式几大类,能实现滤波、频率平衡、振荡、放大、调制、变频、脉冲形成、开关、移位、记忆、计数等多种功能。微波技术是有关分米波、厘米波、毫米波等的传输、辐射、测量和应用等的理论和技术。天线是将约束在传输线内的电磁能转换成向指定空间辐射的电磁波或相反过程的理论、技术与装置。电波传播是有关电磁波在对流层、电离层、地表面、水下或其他均匀的与不均匀的媒体中传播时产生吸收、反射、折射、绕射等的理论、方法和实验研究。测量是指在极宽电磁波谱上电磁参量的测量,包括电子元件、器件、材料、线路和电子装置的基本参量的测量,各种电子信号的特征参量和电磁能的测量,网络参数的测量以及与这些测量有关的理论、技术和装置。
电源是用电子方法使化学能、热能、核能、太阳能、交流电能、直流电能、高频能、微波能、超声能、激光能等相互转变,以供各种用途。
显示技术是将信息以文字、表格、图形等方式提供给信息收受者的技术,包括静态的和动态的。信号处理是将语言、图像、雷达等电信号或其他电测非电信号进行诸如过滤、平滑、压缩、变换、重构之类加工过程的理论和技术,以及这些理论和技术在电子和非电子领域中的应用。信息论研究有关信息的度量、 编码、 传输、处理的一般性理论,是关于广义通信系统的概括性理论。自动控制是使受控对象达到指定状态或预定功能的理论和技术。它的理论部分已逐渐上升为控制论和系统工程理论,其技术部分与电子技术相结合形成具有各种功能的自动控制系统。可靠性理论是有关电子元件、器件、部件、电子装置,乃至电子系统或大系统的可靠性的理论,以及提高可靠性的各种具体技术方法

元件器件与材料工艺

属于这一类的主要分支学科有:固态电子器件与集成电路、真空电子学、电子元件、电子材料及有关生产技术等。这一类分支学科可以说是电子学的物质基础。
半导体与集成电路是研究半导体性能并加以利用的一门科学技术,包括半导体物理、半导体工艺、半导体分立器件和各类集成电路器件。真空电子学是研究带电粒子(电子、离子)在真空或气体中运动时与场和物质相互作用规律并加以利用的一门科学技术,包括电子物理、电子管工艺和各种类型的电子管等。电子元件是构成电子设备的基本单元,通常分为有源元件和无源元件两类。但是,电子元件一般指无源元件。电子材料是研究各种材料用于制备电子元件、器件的一门科学技术,包括一般金属材料、高能半导体材料、介质材料、陶瓷材料、磁性材料、高分子材料、铁电材料等。生产技术包括各种机械、电气、电子生产工艺与设备,如真空设备、电子束与离子束加工设备、加热设备、焊接设备、净化设备、例行试验设备等。

交叉专业和学科类

电子学与其他学科交叉渗透,又形成了许多新的分支学科。属于这一类的主要有:量子电子学、核电子学、空间电子学、生物与医学电子学、射电天文学与雷达天文学等。
量子电子学是利用物质内部量子系统能级间的受激辐射现象,放大或产生相干电磁波,并研究这一过程的应用的学科。按习惯说,激光技术也是量子电子学的主要内容。
核电子学主要研究核科学、核技术和高能物理实验中有关核辐射和粒子探测的电子学技术,研究核爆炸和外层空间辐射对电子系统的影响,以及抗辐射加固技术等。
空间电子学是电子学与空间科学技术的结合。
生物与医学电子学既是电子学与生物学、医学的结合,也是电子学在生物学和医学中的应用。
射电天文学利用天体或星际空间的空间自然辐射研究天体和天文现象;雷达天文学则用雷达方法研究太阳和太阳系的近地行星。

电子机械工程

各种电子设备、装置和元件、器件中都包含有大量的机械技术。这种机械技术必须满足电子技术的独特要求,而有别于一般机械工程

发展应用

电子学是发展速度很快的学科之一。电子器件从电子管的发明到晶体管的发明经历了44年,而从晶体管发展到集成电路只用了10年。集成电路问世后,20多年间,已从小规模集成发展到中规模集成和大规模集成,进而发展到超大规模集成,并出现了从单位、4位一直到32位的微处理器。
通信技术也经历了多次划时代的进展。从电子学诞生以前的架空明线发展到电子
电子学

电子学

学诞生初期的无线电;从长、中、短波扩展到超短波、微波,进而扩展到红外与可见光频段。与此同时,超长波也获得了应用;从微波中继到同轴电缆,直至现代的同步卫星中继,以至最近的光纤通信。多路通信以电话来说,一个频道已可通万路模拟电话和上千路的数字电话。通信的范围也在不断地扩大,从国内扩展到国际,从洲际扩展到全球,从近地空间发展到星际深空
军用雷达的作用距离已增加了2~3个量级,对无应答器的不合作目标最远可达上万公里,对有应答器的合作目标可达几千万公里以上。几乎所有环绕地球的轨道目标都已置于雷达的监视之下。雷达的测量精度也提高了2~3个量级,精密跟踪雷达的测距精度已达米量级,测角精度已达毫弧量级。雷达的应用范围从军事扩展到气象、测绘、民航、水陆交通、城市建设和环境保护等民用各部门。
电子学还是应用和渗透范围很广的学科之一。电子学用于工业,极大地提高了现代工业的劳动生产率。电子技术与机械相结合产生了各种类型的数控机床、机械手和机器人,出现了由它们组合起来的全自动化的和柔性的生产线。电子学用于生产检验,可以有效地控制产品质量,指示产品设计和生产的改进方向。电子学用于油田开发,可以提高找油的成功率,并能科学地组织开采。电子学用于电力生产的管理,可以实现电力的合理调配,提高生产的安全性。电子学用于交通,可以引导船只、飞机安全航行。
电子学用于农业,也给农业带来了很大好处。气象对于农业至关重要,用无线电和雷达的方法可以搜集局部地区的气象资料,专用的气象卫星可以定期播发全球各地区的大范围云图,通信网用于传递气象情报,计算机用于气象情报处理并作出预报。利用遥感数据,可以获得土壤湿度、作物长势、病虫害等信息。电子学还可以用于作物的育种催芽和粮食的烘干加工。
电子学用于军事,提高了各种武器装备的性能,并深刻地影响着军事行为的方式。在现代武器装备中,电子设备所占比重不断增加。电子技术还是情报侦察、通信联络、分析决策、指挥控制等不可缺少的手段。正因为如此,一种无形的战争──电子战成了引人注目的战争形式
电子学为科学研究提供了强有力的手段。天文学家利用巨型射电望远镜,把观测范围扩大到200亿光年的宇宙深处;地理学家用遥感的方法发现了撒哈拉沙漠浸没了的古河道;生物学家利用信息论的方法解释了生物遗传的奥秘──遗传密码;物理学家利用高灵敏度的天线接收系统发现了2.7K的宇宙背景辐射;化学家利用超高压电子显微镜已使观察分辨能力达到分子水平。各行各业的科学工作者,利用联机检索系统和全球通信网可以从世界浩如烟海的资料库中迅速查询所需的资料。
电子学用于教育,给教育的现代化提供了许多新的技术。收音机、录音机、电视机、录像机作为教育手段已相当普遍,电子语言教室、程序教学机器、电视教育卫星已相继问世。由于知识的迅速更新和增加,终身教育的概念已经形成,以电子技术为核心的开放式学校在整个教育系统中占有的比重将会越来越高。
电子学用于医学,出现了各种类型的电子监护系统、物理治疗系统、辅助诊断系统、以至医学专家系统。X射线断层成像技术是70年代的重要科学进展之一,所采用的主要技术就是图像处理技术和高速大容量计算机。电子学进入家庭,减轻了人们的家务劳动,使家庭生活更加丰富多彩。
人类社会正进入一个新的发展阶段,它是以信息的急剧膨胀为主要特征的阶段,一场以信息技术为主流的新的技术革命正在兴起。推动这一转变的正是电子学的最新成就,主角是微电子技术。各种信息作业,无一不借助于电子科学技术来完成。人们今天广泛谈论的三“A”革命(即工厂自动化、办公室自动化、家庭自动化)以及三“C”革命(即通信、计算机、控制),也无一不是建立在电子学的基础之上的。正因为如此,许多国家把发展电子学,特别是微电子技术,作为自己的重要国策之一。

图书信息

资料

电子学

电子学

书 名: 电子学
作 者:(美国)霍罗威茨
出版时间: 2009年03月
ISBN: 9787121083587
开本: 16开
定价: 108.00 元

内容简介

《电子学》是哈佛大学的经典教材,自出版以来已被译成多种语言版本。《电子学》通过强调电子电路系统设计者所需的实用方法,即对电路的基本原理、经验准则以及大量实用电路设计技巧的全面总结,侧重探讨了电子学及其电路的设计原理与应用。它不仅涵盖了电子学通常研究的全部知识点,还补充了有关数字电子学中的大量较新应用及设计方面的要点内容。对高频放大器、射频通信调制电路设计、低功耗设计、带宽压缩以及信号的测量与处理等重要电路设计以及电子电路制作工艺设计方面的难点也做了通俗易懂的阐述。《电子学》包含丰富的电子电路分析设计实例和大量图表资料,内容全面且阐述透彻,是一本世界范围内公认的电子学电路分析、设计及其应用的优秀教材
《电子学》可作为电气、电子、通信、计算机与自动化类等专业本科生的专业基课程教材或参考书。对于从事电子工程、通信及微电子等方面电路设计的工程技术人员,也是一本具有较高参考价值的好书。

作者简介

霍罗威茨,哈佛大学物理学教授,在哈佛讲授物理学与电子学,首创了哈佛大学的实验电子学课程。他的研究兴趣广泛,涉猎观测天体物理学、X射线与粒子显微技术、光干涉测量技术以及外星人探索等研究领域。作为已有60篇科技论文与报告的作者,他不仅广泛地为工业和政府部门做咨询顾问工作,而且还设计了大量的电子与摄影仪器设备。

图书目录

第1章 电子学基础
第2章 晶体管
第3章 场效应管
第4章 反馈和运算放大器
第5章有源滤波器和振荡器
第6章 稳压器和电源电路
第7章 精密电路和低噪声技术
第8章 数字电子学
第9章 数字与模拟
第10章微型计算机
第11章 微处理器
第12章 电气结构
第13章 高频和高速技术
第14章 低功耗设计
第15章 测量与信号处理
附录
参考书目
中英文术语对照表
……