半导体与第三次ic产业变革.doc

电子信息工程导论学术论文姓名： 学号：专业：电子与信息工程10特色实验班一、研究课题题目： 半导体与第三次ic产业变革 二、摘要：本文献来自电子信息工程概论以及互联网，根据半导体在自动化和电子产品等诸多领域的优越性能，来展开讨论半导体对二十一世纪以来的ic产业革命的重大影响与成就。在迈向21世纪的前夕，ic产业因微细化工艺技术的进步、多样化应用产品的涌现以及全球性市场开放与竞争，产业结构正逐渐发生变化。在ic迈向功能复杂化、集成度高度化的形势下，由单一厂商独立设计完成某一产品不但难度超高且时间耗费漫长，因为多种功能集成为单一芯片，必然涉及到多方面的技术与资源。ic产业结构为适应形势变化势必发生改变，改变中又会创造出新的商机。本文的关键词是：变革、应用、数字化、电子、自动化。 正文一、半导体管的基本知识 半导体三极管又称晶体三极管，它是经过一定的制作工艺，将两个pn结结合在一起的器件，两个pn结相互作用，使三极管成为一个具有控制电流作用的半导体元件。三极管的一个重要特性就是放大作用，正是这一特性使它在电子线路中的用途非常大。双极型晶体管的类型很多，按材料可分为硅管和锗管；按类型可分为平面型和合金型；按内部结构可分为npn型和pnp型；按耗散功率不同可分为小功率管和大功率管；按使用用途则可分为普通管、低噪声b管、功率放大管、高频管、开关管和达林顿管等。1场效应管 场效应管作为半导体器件中的重要一员，是一种通过输入信号控制输出电流的器件。场效应管是一个具两个pn结的半导体三端器件。但场效应管与三极管的工作原理截然不同，场效应管是通过利用改变电场来控制半导体载流子运动。而不是像三极管那样用输入电流控制pn结的电场。场效应管除了具有双极性场效应管体积小、质量轻、寿命长等优点外，还具有输入阻抗高、动态范围大、热稳定性好、抗辐射能力强、制造工艺简单等优点。2 场效应管工作原理场效应管工作原理用一句话说，就是“漏极-源极间流经沟道的id，用以门极与沟道间的pn结形成的反偏的门极电压控制id”。更正确地说，id流经通路的宽度，即沟道截面积，它是由pn结反偏的变化，产生耗尽层扩展变化控制的缘故。在vgs=0的非饱和区域，表示的过渡层的扩展因为不很 场效应管大，根据漏极-源极间所加vds的电场，源极区域的某些电子被漏极拉去，即从漏极向源极有电流id流动。从门极向漏极扩展的过度层将沟道的一部分构成堵塞型，id饱和。将这种状态称为夹断。这意味着过渡层将沟道的一部分阻挡，并不是电流被切断。 在过渡层由于没有电子、空穴的自由移动，在理想状态下几乎具有绝缘特性，通常电流也难流动。但是此时漏极-源极间的电场，实际上是两个过渡层接触漏极与门极下部附近，由于漂移电场拉去的高速电子通过过渡层。因漂移电场的强度几乎不变产生id的饱和现象。其次，vgs向负的方向变化，让vgs=vgs(off)，此时过渡层大致成为覆盖全区域的状态。而且vds的电场大部分加到过渡层上，将电子拉向漂移方向的电场，只有靠近源极的很短部分，这更使电流不能流通。3场效应管主要作用1.场效应管可应用于放大。由于场效应管放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可以容量较小，不必使用电解电容器。 2.场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输。 入级作阻抗变换3.场效应管可以用作可变电阻。 4.场效应管可以方便地用作恒流源。 5.场效应管可以用作电子开关。二、模拟电路定义模拟电路模拟电路（analog circuit）：处理模拟信号的电子电路 模拟信号：时间和幅度都连续的信号（连续的含义是在某以取值范围那可以取无穷多个数值）。模拟信号的特点1、函数的取值为无限多个； 2、当图像信息和声音信息改变时，信号的波形也改变，即模拟信号待传播的信息包含在它的波形之中（信息变化规律直接反映在模拟信号的幅度、频率和相位的变化上）。模拟电子电路的主要内容一.半导体器件 包括半导体特性，半导体二极管，双极结性三极管，场效应三级管等 二.放大电路的基本原理和分析方法：1.原理 单管共发射极放大电路；双极性三极管的三组态-共射 共基 共集；场效应管放大电路共源极放大，分压自偏压式共 源极放大，共漏极放大；多级放大。2方法 直流通路与交流通路；静态工作点的分析；微变等效电路法；图解法等等。 三.放大电路的频率响应单管共射放大电路的频响下限频率，上限频率和通频带频率失真波特图多级放大电路的频响 四.功率放大 互补对称功率放大电路 otl（省去输出变压器），ocl（实用电路） -来自互联网三.集成放大电路偏置电路，差分放大电路，中间级，输出级。 一.放大电路的反馈正反馈和负反馈 负反馈：四组态电压串联，电压并联，电流串联，电流并联负反馈。（注意输出电阻和输入电阻的改变） 负反馈的分析：af1/f（深度负反馈时） 二.模拟信号运算电路理想运放的特点（虚短 虚地）； 比例运放（反向比例运放,同向比例运放，差分比例运放）； 求和电路（反向输入求和，同向输入求和） 积分电路，微分电路； 对数电路，指数电路； 乘法电路，除法电路。 三企业需求由于信息时代的到来，据推测，在相当长的一段时间内，此类人才仍将供不应求。据调查，现阶段对于电子信息工程人才的需要量十分巨大，“电子信息工程”的专业，对缓解当前该类人才的供需矛盾是非常必要的。电子信息工程专业人才已经成为信息社会人才需求的热点。电子信息产业是一项新兴的高科技产业，被称为朝阳产业。根据信息产业部分析，“十五”期间是我国电子信息产业发展的关键时期，预计电子信息产业仍将以高于经济增速两倍左右的速度快速发展，产业前景十分广阔。未来的发展重点是电子信息产品制造业、软件产业和集成电路等产业；新兴通信业务如数据通信、多媒体、互联网、电话信息服务、手机短信等业务也将迅速扩展；值得关注的还有文化科技产业，如网络游戏等。信息技术支持人才需求中排除技术故障、设备和顾客服务、硬件和软件安装以及配置更新和系统操作、监视与维修等四类人才最为短缺。此外，电子商务和互动媒体、数据库开发和软件工程方面的需求量也非常大。四、半导体的应用的发展趋势1应用的变化改变半导体产业的竞争形势电脑与消费类电子产品一直是推动半导体工业增长的原动力，而半导体产业在这个阶段的主要竞争优势在于高额投资、制造管理以及研究开发能力，ic大圆片厂可说是这个阶段的代表作。ic功能发展的复杂化、工艺技术的精密化，将ic由megachip推向gigachip时代，未来更将进入terachip时代，单芯片系统集多种功能于单一芯片使应用产品多样化。结合声光、图像、速度与传输功能以满足人类生活需求的应用产品将一一实现，而与多媒体和通信有关的应用产品将是下一时代半导体发展的推动力。在internet时代，半导体产业需具备的竞争优势将由过去的投资导向结合生产管理与研发能力，转移到创新导向结合技术能力（也就是ip）、系统集成以及平均推广能力。2数字化的主流应用产品下一时代半导体的推动力是3c结合的多媒体internet应用，此时衍生应用的产品已使过去定义清楚的产品渐趋模糊，而多媒体internet产品采用的ic向多种功能的单片系统发展，因而设计也须拥有多样化技术。为便于了解多媒体internet市场的规模与增长，把有关应用产品大致分为4类：数字化消费类电子产品、电脑及外设、无线通信产品和网络产品。数字化消费类电子产品主要包括机顶盒、数字卫星接收机顶盒、dvd放像机、cd放像机、电视游戏机、数字电视、数字摄录机、数字相机等；电脑有关设备包括：显示器、hdd、打印机、tftlcd、个人数字助理；无线通信产品包括：蜂窝电话、个人通信、寻呼机；网络产品有：lan卡、atm、modem等。数字化消费类电子产品和ic所需技术包括：压缩解压缩、codec、微控制器（mcu）以及数字信号处理；电脑设备用ic主要产品和技术有：中央处理器、微控制器、数字信号处理器、存储器、视频技术以及音频技术；无线通信主要是数字无线和编码等技术，主要使用的ic技术有：数字信号处理器、射频ic、混合信号ic等。网络产品技术包括：数字信号处理、调制解调、源编码解码、通信编码解码，所需要的ic技术包括：混合信号ic、低噪声、高度集成ic等。五、未来展望电子信息工程专业主要是学习基本电路知识，并掌握用计算机等处理信息的方法。首先要有扎实的数学知识，对物理学的要求也很高，并且主要是电学方面；要学习许多电路知识、电子技术、信号与系统、计算机控制原理、通信原理等基本课程。学习电子信息工程自己还要动手设计、连接一些电路并结合计算机进行实验，对动手操作和使用工具的要求也是比较高的。譬如自己连接传感器的电路，用计算机设置小的通信系统，还会参观一些大公司的电子和信息处理设备，理解手机信号、有线电视是如何传输的等，并能有机会在老师指导下参与大的工程设计。学习电子信息工程，要喜欢钻研思考，善于开动脑筋发现问题。六、发展与创新创新是大学生发展的动力一、课堂思维训练要培养具备创新能力的新一代大学生，首先要注重创新意识的培养。思维是推动群体行为的一种强大的能动力，培养大学生创新性思维就成了培育创新型人才的第一把钥匙。课堂上讲课过程中进行恰当的引导，培养大学生多角度的思维方式，这是最基本的一项措施。一要不畏常规，敢于超越。创新是真正意义上的超越，是一种敢为人先的胆识。现在的大学生是从应试教育中走过来的，其在小学，中学接受教育大多是老师机械的灌输，学生被动的接受，很少有自己独立思考的空间，即使是掌握的很好的知识，也只是运用于考试之中，这就使他们的悟性、灵感在经过“千锤百炼”之后基本上被埋没了，思维被严重地束缚。正因如此，大学生敢于超越的精神就显得更为可贵。二要善于运用各种不同的思维方式。比如，注意培养聚合思维和发散思维，重视直觉和灵感的作用，把形象思维和抽象思维结合起来，善于运用归纳、演绎、推理等多种逻辑思维方式，等等。真正把各种不同的思维方式运用好，实质上也就形成了创新性思维。具有了创新性思维，才能获得创新能力，推动创新实践。三要多进行思维训练。受中国传统文化的影响和教育体制的制约，当代大学生普遍具有较强的逻辑思维能力，而缺少非逻辑性思维的能力。因此，各高校应注重适时进行非逻辑性思维训练。在课堂教学环节，任课教师对学生进行思维训练就是一种比较可行的方式。通过提问学生一些答案不唯一或解题思路不唯一的问题，给学生更多的独立学习时间，让他们在独立思考中发展思维能力。四要培养学生的问题意识。问题