㈠ 制作计算机芯片的主要材料是
芯片是由金属连线和基于半导体材料的晶体管组成的。最先进晶体管和连线的宽度小于光的波长,最先进电子开关的尺寸小于生物病毒。
芯片采用光刻工艺制造。自1950年代末被发明以来,光刻工艺一直在不断发展。目前,芯片光刻工艺已经发展到使用紫外激光。
(1)半导体材料计算机网络扩展阅读
在1960年代早期,宽度约与棉纤维相当的一个晶体管,按现在的美元计算价格约为8美元(约合人民币51元)。目前,指甲盖大小的芯片可以集成数十亿个晶体管,晶体管的价格已经下降到1美分(约合人民币6分钱)能买好多的水平。
计算机芯片的发展帮助硅谷给世界带来了令人吃惊的进步,其中包括PC、智能手机和互联网。但是,最近数年,根据摩尔定律预测的芯片发展速度放慢了。约10年前,芯片速度停止进一步提高,新一代芯片问世的时间延长,单个晶体管的成本不再下跌。
㈡ 简述计算机网络的四个发展史
追溯计算机网络的发展历史,它的演变可概括地分成四个阶段:
(1)网络雏形阶段。从20世纪50年代中期开始,以单个计算机为中心的远程联机系统,构成面向终端的计算机网络,称为第一代计算机网络。
(2)网络初级阶段。从20世纪60年代中期开始进行主机互联,多个独立的主计算机通过线路互联构成计算机网络,无网络操作系统,只是通信网。60年代后期,ARPANET网出现,称为第二代计算机网络。
(3)20世纪70年代至80年代中期,以太网产生,ISO制定了网络互连标准OSI,世界上具有统一的网络体系结构,遵循国际标准化协议的计算机网络迅猛发展,这阶段的计算机网络称为第三代计算机网络。
(4)从20世纪90年代中期开始,计算机网络向综合化高速化发展,同时出现了多媒体智能化网络,发展到现在,已经是第四代了。局域网技术发展成熟。第四代计算机网络就是以千兆位传输速率为主的多媒体智能化网络。
拓展资料:
计算机网络,是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统,网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和 信息传递的计算机系统。
计算机网络也称计算机通信网。关于计算机网络的最简单定义是:一些相互连接的、以共享资源为目的的、自治的计算机的集合。若按此定义,则早期的面向终端的网络都不能算是计算机网络,而只能称为联机系统(因为那时的许多终端不能算是自治的计算机)。但随着硬件价格的下降,许多终端都具有一定的智能,因而“终端”和“自治的计算机”逐渐失去了严格的界限。若用微型计算机作为终端使用,按上述定义,则早期的那种面向终端的网络也可称为计算机网络。
另外,从逻辑功能上看,计算机网络是以传输信息为基础目的,用通信线路将多个计算机连接起来的计算机系统的集合,一个计算机网络组成包括传输介质和通信设备。
从用户角度看,计算机网络是这样定义的:存在着一个能为用户自动管理的网络操作系统。由它调用完成用户所调用的资源,而整个网络像一个大的计算机系统一样,对用户是透明的。
一个比较通用的定义是:利用通信线路将地理上分散的、具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连接起来,以功能完善的网络软件及协议实现资源共享和信息传递的系统。
从整体上来说计算机网络就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互联成一个规模大、功能强的系统,从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息,共享硬件、软件、数据信息等资源。简单来说,计算机网络就是由通信线路互相连接的许多自主工作的计算机构成的集合体。
最简单的计算机网络就只有两台计算机和连接它们的一条链路,即两个节点和一条链路。
㈢ 计算机网络发展经历了几个阶段名称分别叫什么
计算机发展的四个阶段是根据电子元件来划分的。
集成电路是把许多晶体管、电阻、电容等构成的电路集成在一块半导体材料上。集成电路按集成程度的不同有小规模、中规模、大规模、超大规模集成电路之分。在一块半导体材料上集成10个以上晶体管等元件的称小规模集成电路,集成100个以上晶体管等元件的称为中规模集成电路,集成1000个以上晶体管等元件的称为大规模集成电路,集成10000个以上晶体管等元件的称为超大规模集成电路。
蹒跚学步
ENIAC是第一台真正能够工作的电子计算机,但它还不是现代意义的计算机。ENIAC能完成许多基本计算,如四则运算、平方立方、sin和cos等。但是,它的计算需要人的大量参与,做每项计算之前技术人员都需要插拔许多导线,非常麻烦。
1946年美国数学家冯·诺依曼看到计算机研究的重要性,立即投入到这方面的工作中,他提出了现代计算机的基本原理:存储程序控制原理(下面有专门讨论),人们也把采用这种原理构造的计算机称作冯·诺依曼计算机。根据存储程序控制原理造出的新计算机EDSAC(Electronic Delay Storage Automatic Calculator,爱达赛克)和EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer,爱达瓦克)分别于1949和1952年在英国剑桥大学和美国宾夕法尼亚大学投入运行。EDSAC是世界上第一台存储程序计算机,是所有现代计算机的原型和范本。EDVAC是最先开始研究的存储程序计算机,这种机器里还使用了10000只晶体管。但是由于一些原因,EDVAC到1952年才完成。
IBM公司于1952年开发出世界上最早的成功的商品计算机IBM701。随着军用和民用的发展,工业化国家的一批公司企业投入到计算机研究开发领域中,这可以看作是信息产业的开始。当时的人们完全没有意识到计算机的潜在用途和发展,IBM公司在开始开发计算机时还认为“全世界只需要五台计算机”就足够了。
虽然计算机具有本质的通用性,但计算机的硬件只提供了解决各种计算问题的物质基础,要将计算机应用到解决任何问题的具体实践中,使用者都必须编写出有关的程序或者软件。早期计算机在这方面是非常难用的,人们需要用很不符合人的习惯的二进制编码形式写程序,既耗费日时,又容易出错。这种状况大大地限制了计算机的广泛应用。
五十年代前期,计算机领域的先驱者们就开始认识到这个问题的重要性。1954年,IBM公司约翰·巴克斯领导的小组开发出第一个得到广泛重视,后来被广泛使用(至今仍在使用)的高级程序设计语言FORTRAN。FORTRAN语言的诞生使人们可以用比较习惯的符号形式描述计算过程,这大大地提高了程序开发效率,也使更多的人乐于投入到计算机应用领域的开发工作中。FORTRAN语言推动着IBM的新机器704走向世界,成为当时最成功的计算机,也将IBM公司推上计算机行业龙头老大的地位。软件的重要性由此可见一斑。
随着计算机应用的发展,许多新型计算机不断被开发出来,计算机的功能越来越强,速度越来越快。与此同时,计算机科学理论的研究和计算机技术的研究开发也取得了丰硕的成果。人们开始进一步研究计算过程的本质特征、程序设计的规律、计算机系统的硬件结构和软件结构。一些新的程序设计语言,如Algol60、COBOL、LISP等被开发出来,军用和民用科学计算仍然是计算机应用的主要领域,计算机也开始在商务数据处理领域崭露头角。一些新的研究和应用领域,如人工智能、计算机图形图像处理等也露出了萌芽。
稳步发展
1965年IBM公司推出了360系列计算机,开始了计算机作为一种商品的发展史的一个新阶段。操作系统、高级程序设计语言编译系统等基本软件在这时已经初步成型,这些勾勒出那个年代计算机系统的基本框架。360计算机采用半导体集成电路技术,第一次提出了系列计算机的概念,不同型号的机器在程序指令的层次上互相兼容,它们都配备了比较完备的软件。360以及随后的370系列计算机取得了极大的成功。从七十年代开始,美国和日本的一些公司开始生产与IBM机器兼容的大型计算机,打破了IBM公司的垄断局面,推动了计算机行业的价格竞争和技术进步。
在另一个方面,以DEC(数据设备公司)为代表的一批企业开始开发小型、低价格、高性能的计算机,统称为小型计算机。这类计算机主要用于教育部门、科学研究部门和一般企业部门,用于各种科学技计算和数据处理工作,得到非常广泛的应用。其他类型的计算机也逐渐被开发出来。其中重要的有为解决大规模科学与工程计算问题(民间的或者军事的问题)而开发的巨型计算机,这类计算机通常装备了的多个数据处理部件(中央处理器,CPU),这些部件可以同时工作,因而能大大提高了计算机的处理能力。另一类常见的计算机被称为工作站,通常在企业或科研部门中由个人使用,主要用于图形图像处理、计算机辅助设计、软件开发等专门领域。
到了六十年代末,随着半导体技术的发展,在一颗集成电路芯片上能够制造出的电子元件数已经突破1000的数量级,这就使在一个芯片上做出一台简单的计算机成为可能。1971年Intel公司的第一个微处理器芯片4004诞生,这是第一个做在一个芯片上的计算机(实际上是计算机的最基本部分,CPU),它预示着计算机发展的一个新阶段的到来。1976年苹果计算机公司成立,它在1977年推出的APPLE II计算机是早期最成功的微型计算机。这种计算机性能优良、价格便宜,时价只相当于一台高档家电。这种情况第一次使计算机有可能走入小企业、商店、普通学校,走入家庭成为个人生活用品。计算机在社会上扮演的角色从此发生了根本性的变化,它开始从科学研究和大企业应用的象牙塔中走了出来,逐渐演化成为普通百姓身边的普通器具。
在这个时期中另一项有重大意义的发展是图形技术和图形用户界面技术。计算机诞生以后,一直以一种单调乏味的字符行式的面孔出现在使用者面前,这样的命令形式和信息显示形式,即复杂又不直观的人机交互方式,如果说专业工作者还可以容忍的话,大众就很难接受和使用了。为了面向普通百姓,计算机需要一种新的表现形式。Xerox公司Polo Alto研究中心(PARC)在七十年代末开发了基于窗口菜单按钮和鼠标器控制的图形用户界面技术,使计算机操作能够以比较直观的、人容易理解的形式进行,为计算机的蓬勃发展做好了技术准备。Apple公司完全仿照PARC的技术开发了它的新型Macintosh个人计算机(1984),采用了完全的图形用户界面,取得巨大成功。这个事件和1983年IBM推出的PC/XT计算机一起,启动了微型计算机蓬勃发展的大潮流。
另一项影响深远的研究也是从七十年代中开始的,这就是计算机网络技术的研究。早期的计算机都是孤立工作的,许多人围着一台计算机,通过各种终端设备使用计算机完成自己的工作,使用计算机内部存储的信息。当人们想把数据或程序从一台计算机弄到另一台计算机去时,通常需要做物理的物质的移动:把存好数据程序的磁带(或磁盘)从一台计算机的外部设备搬到另一台计算机的外部设备。容易想到,在这个过程中需要传输的实际上就是信息,为什么信息不能通过电信号传输呢?为什么不能把两台计算机用电子线路连接起来,通过这种线路在计算机之间传输信息呢?当然,由于在这里需要传输的是数字信号,要保证可靠的传输、正确的接收,需要一些专门的硬件设备和相应的软件。简单地把两台计算机连接起来并不很困难,沿着这条路继续走下去,人们看到了更多的可能性,这是一大片等待开垦的肥沃土地:为什么不能把更多的计算机连接起来呢?相距遥远的计算机难道不能连在一起吗?
突飞猛进
从八十年代后期开始,计算机发展进入了一个突飞猛进,甚至可以说是疯狂发展的时期。推动这种迅猛发展的动力是多方面的。包括:
技术进步导致计算机的性能飞速提高,与此同时计算机的价格大幅度降低。在计算机领域有一条非常有名的定律,被称为“莫尔定律”,由美国人G. Moore在1965年提出。该定律说,同样价格的计算机核心部件(CPU)的性能大约18个月提高一倍。这个发展趋势已经延续了三十多年。60年代中期是IBM 360诞生的年代,那时计算机的一般价格在百万美元的数量级,性能为每秒十万到一百万条指令的样子。而今天的普通微型机,每秒可以执行数亿条指令,价格还不到那时计算机的千分之一,而性能达到那时计算机的大约一千倍。也就是说,在这段不长的时间里,计算机的性能价格比提高了超过一百万倍。这种进步来源于CPU设计理论、方法和技术的不断创新,以及集成电路制造工艺的飞速进步。这种惊人的发展速度至今还没有减缓的征兆。与此同时,计算机存储系统的容量也飞速增加,加工飞速下降。三十多年来,单位容量的内存、外存价格下降的幅度与计算机相当,今天普通微型机的内、外存容量早已是IBM360一类大型计算机的成百上千倍。正是计算机性能和价格的这种发展,导致小规模的企业商店,以至个人和家庭都能用得起性能很高的计算机。
计算机专业人员开发出了易用的图形形式的人机界面,并且已经开发出大量能够帮助普通人解决实际问题的应用程序系统。这两个方面的发展都是意义重大的。计算机易用性和有用性的提高使更多的人能够接受它、愿意使用它。使用人群的扩大,销售市场的蓬勃发展进一步推动计算机产业为普通人开发各种各样应用系统。许多成功应用系统的出现又反过来促使更多的人加入计算机用户的队伍。
计算机网络的发展。随着计算机的增加,人们对在不同计算机之间共享各种信息资源的需求越来越强烈,要求把许多计算机常规性地连接到一起,能够方便地使用其他计算机所能够提供的各种信息资源,包括存储在那里的信息本身、计算机的信息存储能力和信息处理能力等。计算机网络发展的早期,人们建立起许许多多局部性的小型网络,也建立起一些行业部门专用的或者跨部门的远距离网络。八十年代以后得到迅猛发展的Internet使人真正看到了计算机网络的巨大威力和无穷无尽的应用潜力。
各个领域的电子化、计算机化浪潮汹涌澎湃。计算机应用发展经历了许多阶段,从开始阶段主要用于政府机构、商务产业部门的内部数据处理,后来有各种广泛计算机化的用户服务系统。这些方面较早的成功范例是航空机票预订系统和银行的客户服务系统。今天的现代化企业已经从内到外全面地计算机化了:从社会、用户需求分析,产品设计开发、模拟试验,生产管理、原材料采购存储,到最后的产品销售和客户服务,以及各种供销信息的统计分析,没有一个环节离得开计算机。可以说,现代化企业的一个重要方面,就是用计算机武装到了牙齿并能够在企业运行的各方面充分发挥了计算机的作用。
总而言之,计算机及其应用飞速发展的最重要外部推动力是社会的需求,内部的发展动力是计算机硬件软件理论、技术和产业的发展。它们又是互相推动的。
㈣ 计算机重要元件使用的材料主要是半导体吗
计算机重要元件使用的材料主要是半导体
半导体的用途:
用半导体材料制成的部件、集成电路等是电子工业的重要基础产品,在电子技术的各个方面已大量使用。半导体材料、器件、集成电路的生产和科研已成为电子工业的重要组成部分。在新产品研制及新技术发展方面,比较重要的领域有:
1、集成电路
它是半导体技术发展中最活跃的一个领域,已发展到大规模集成的阶段。在几平方毫米的硅片上能制作几万只晶体管,可在一片硅片上制成一台微信息处理器,或完成其它较复杂的电路功能。集成电路的发展方向是实现更高的集成度和微功耗,并使信息处理速度达到微微秒级。
2、微波器件
半导体微波器件包括接收、控制和发射器件等。毫米波段以下的接收器件已广泛使用。在厘米波段,发射器件的功率已达到数瓦,人们正在通过研制新器件、发展新技术来获得更大的输出功率。
3、光电子器件
半导体发光、摄象器件和激光器件的发展使光电子器件成为一个重要的领域。它们的应用范围主要是:光通信、数码显示、图象接收、光集成等。
㈤ 半导体的应用领域有哪些
试想过你的生活缺少了数字是什么概念吗?那将是一个混乱的世界,无论是你的手机号码、你的身份证号码、还是你家的门牌号,这些全部都是用数字表达的!电子游戏、电子邮件、数码音乐、数码照片、多媒体光盘、网络会议、远程教学、网上购物、电子银行和电子货币……几乎一切的东西都可以用0和1来表示。电脑和互联网的出现让人们有了更大的想象和施展的空间,我们的生活就在这简单的“0”“1”之间变得丰富起来、灵活起来、愉悦起来,音像制品、手机、摄像机、数码相机、MP3、袖珍播放机、DVD播放机、PDA、多媒体、多功能游戏机、ISDN等新潮电子产品逐渐被人们所认识和接受,数字化被我们随身携带着,从而拥有了更加多变的视听新感受,音乐和感觉在数字化生活中静静流淌……
数字生活已成为信息化时代的特征,它改变着人类生活的方方面面,在此背后,隐藏着新材料的巨大功勋,新材料是数字生活的“幕后英雄”。
计算机是数字生活中的重要设备,计算机的核心部件是中央处理器(CPU)和存储器(RAM),它们是以大规模集成电路为基础建造起来的,而这些集成电路都是由半导体材料做成的,Si片是第一代半导体材料,集成电路中采用的Si片必须要有大的直径、高的晶体完整性、高的几何精度和高的洁净度。为了使集成电路具有高效率、低能耗、高速度的性能,相继发展了GaAs、InP等第二代半导体单晶材料。SiC、GaN、ZnSe、金刚石等第三代宽禁带半导体材料、SiGe/Si、SOI(Silicon On Insulator)等新型硅基材料、超晶格量子阱材料可制作高温(300~500°C)、高频、高功率、抗辐射以及蓝绿光、紫外光的发光器件和探测器件,从而大幅度地提高原有硅集成电路的性能,是未来半导体材料的重要发展方向。
人机交换,常常需要将各种形式的信息,如文字、数据、图形、图像和活动图像显示出来。静止信息的显示手段最常用的如打印机、复印机、传真机和扫描仪等,一般称为信息的输出和输入设备。为提高分辨率以及输入和输出的速度,需要发展高灵敏度和稳定的感光材料,例如激光打印机和复印机上的感光鼓材料,目前使用的是无机的硒合金和有机的酞菁染料。显示活动图像信息的主要部件是阴极射线管(CRT),广泛地应用在计算机终端显示器和平面电视上,CRT目前采用的电致发光材料,大都使用稀土掺杂(Tb3+、Sn3+、Eu3+等)和过渡元素掺杂(Mn2+)的硫化物(ZnS、CdS等)和氧化物(Y2O3、YAlO3)等无机材料。
为了减小CRT庞大的体积,信息显示的趋势是高分辨率、大显示容量、平板化、薄型化和大型化,为此主要采用了液晶显示技术(LCD)、场致发射显示技术(FED)、等离子体显示技术(PDP)和发光二极管显示技术(LED)等平板显示技术,广泛应用在高清晰度电视(HDTV)、电视电话、计算机(台式或可移动式)显示器、汽车用及个人数字化终端显示等应用目标上,CRT不再是一支独秀,而是形成与各种平板显示器百花争艳的局面。
在液晶显示技术中采用的液晶材料早已在手表、计算器、笔记本电脑、摄像机中得到应用,液晶材料较早使用的是苯基环己烷类、环己基环己烷类、吡啶类等向列相和手征相材料,后来发展了铁电型(FE)液晶,响应时间在微秒级,但铁电液晶的稳定性差,只能用分支法(side-chain)来改进。目前趋向开发反铁电液晶,因为它们的稳定性较高。
液晶显示材料在大屏幕显示中有一定的困难,目前作为大屏幕显示的主要候选对象为等离子体显示器(PDP)和发光二极管(LED)。PDP所用的荧光粉为掺稀土的钡铝氧化物。用类金刚石材料作冷阴极和稀土离子掺杂的氧化物作发光材料,推动场发射显示(FED)的发展。制作高亮度发光二极管的半导体材料主要为发红、橙、黄色的GaAs基和GaP基外延材料、发蓝光的GaN基和ZnSe基外延材料等。
由于因特网和多媒体技术的迅速发展,人类要处理、传输和存储超高信息容量达太(兆兆)数字位(Tb,1012bits),超高速信息流每秒达太位(Tb/s),可以说人类已经进入了太位信息时代。现代的信息存储方式多种多样,以计算机系统存储为例,存储方式分为随机内存储、在线外存储、离线外存储和脱机存储。随机内存储器要求集成度高、数据存取速度快,因此一直以大规模集成的微电子技术为基础的半导体动态随机存储器(DRAM)为主,256兆位的随机动态存储器的晶体管超过2亿个。外存储大都采用磁记录方式,磁存储介质的主要形式为磁带、磁泡、软磁盘和硬磁盘。磁存储密度的提高主要依赖于磁介质材料的改进,相继采用了磁性氧化物(如g-Fe2O3、CrO2、金属磁粉等)、铁氧体系、超细磁性氧化物粉末、化学电镀钴镍合金或真空溅射蒸镀Co基合金连续磁性薄膜介质等材料,磁存储的信息存储量从而有了很大的提高。固体(闪)存储器(flash memory)是不挥发可擦写的存储器,是基于半导体二极管的集成电路,比较紧凑和坚固,可以在内存与外存间插入使用。记录磁头铁芯材料一般用饱和磁感大的软磁材料,如80Ni-20Fe、Co-Zr-Nb、Fe-Ta-C、45Ni-55Fe、Fe-Ni-N、Fe-Si、Fe-Si-Ni、67Co-10Ni-23Fe等。近年来发展起来的巨磁阻(GMR)材料,在一定的磁场下电阻急剧减小,一般减小幅度比通常磁性金属与合金的磁电阻数值约高10余倍。GMR一般由自由层/导电层/钉扎层/反强磁性层构成,其中自由层可为Ni-Fe、Ni-Fe/Co、Co-Fe等强磁体材料,在其两端安置有Co-Cr-Pt等永磁体薄膜,导电层为数nm的铜薄膜,钉扎层为数nm的软磁Co合金,磁化固定层用5~40nm的Ni-O、Ni-Mn、Mn-In、Fe-Cr-Pt、Cr-Mn-Pt、Fe-Mn等反强磁体,并加Ru/Co层的积层自由结构。采用GMR效应的读出磁头,将磁盘记录密度一下子提高了近二十倍,因此巨磁阻效应的研究对发展磁存储有着非常重要的意义。
声视领域内激光唱片和激光唱机的兴起,得益于光存储技术的巨大发展,光盘存贮是通过调制激光束以光点的形式把信息编码记录在光学圆盘镀膜介质中。与磁存储技术相比,光盘存储技术具有存储容量大、存储寿命长;非接触式读/写和擦,光头不会磨损或划伤盘面,因此光盘系统可靠,可以自由更换;经多次读写载噪比(CNR)不降低。光盘存储技术经过CD(Compact Disk)、DVD(Digital Versatile Disk)发展到将来的高密度DVD(HD-DVD)、超高密度DVD(SHD-DVD)过程中,存储介质材料是关键,一次写入的光盘材料以烧蚀型(Tc合金薄膜,Se-Tc非晶薄膜等)和相变型(Te-Ge-Sb非晶薄膜、AgInTeSb系薄膜、掺杂的ZnO薄膜、推拉型偶氮染料、亚酞菁染料)为主,可擦重写光盘材料以磁光型(GdCo、TeFe非晶薄膜、BiMnSiAl薄膜、稀土掺杂的石榴石系YIG、Co-Pt多层薄膜)为主。光盘存储的密度取决于激光管的波长,DVD盘使用的InGaAlP红色激光管(波长650nm)时,直径12cm的盘每面存储为4.7千兆字节(GB),而使用ZnSe(波长515nm)可达12GB,将来采用GaN激光管(波长410nm),存储密度可达18GB。要读写光盘里的信息,必须采用高功率半导体激光器,所用的激光二极管采用化合物半导体GaAs、GaN等材料。
激光器除了在光盘存储应用之外,在光通信中的作用也是众所周知的。由于有了低阈值、低功耗、长寿命及快响应的半导体激光器,使光纤通信成为现实。光通讯就是由电信号通过半导体激光器变为光信号,而后通过光导纤维作长距离传输,最后再由光信号变为电信号为人接收。光纤所传输的光信号是由激光器发出的,常用的为半导体激光器,所用材料为GaAs、GaAlAs、GaInAsP、InGaAlP、GaSb等。在接受端所用的光探测器也为半导体材料。缺少光导纤维,光通信也只能是“纸上谈兵”。低损耗的光学纤维是光纤通信的关键材料,目前所用的光学纤维传感材料主要有低损耗石英玻璃、氟化物玻璃和Ga2S3为基础的硫化物玻璃和塑料光纤等,1公斤石英为主的光纤可代替成吨的铜铝电缆。光纤通信的出现是信息传输的一场革命,信息容量大、重量轻、占用空间小、抗电磁干扰、串话少、保密性强,是光纤通信的优点。光纤通信的高速发展为现代信息高速公路的建设和开通起到了至关重要的作用。
除了有线传播外,信息的传播还采用无线的方式。在无线传播中最引人注目的发展是移动电话。移动电话的用户愈多,所使用的频率愈高,现在正向千兆周的频率过渡,电话机的微波发射与接收亦是靠半导体晶体管来实现,其中部分Si晶体管正在被GaAs晶体管所取代。在手机中广泛采用的高频声表面波SAW(Surface Acoustic Wave)及体声波BAW(Bulk Surface Acoustic Wave)器件中的压电材料为a-SiO2、LiNbO3、LiTaO3、Li2B4O7、KNbO3、La3Ga5SiO14等压电晶体及ZnO/Al2O3和SiO2/ZnO/DLC/Si等高声速薄膜材料,采用的微波介质陶瓷材料则集中在BaO-TiO2体系、BaO-Ln2O3-TiO2(Ln=La,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd)体系、复合钙钛矿A(B1/3B¢2/3)O3体系(A=Ba,Sr;B=Mg,Zn,Co,Ni,Mn;B¢=Nb,Ta)和铅基复合钙钛矿体系等材料上。
随着智能化仪器仪表对高精度热敏器件需求的日益扩大,以及手持电话、掌上电脑PDA、笔记本电脑和其它便携式信息及通信设备的迅速普及,进一步带动了温度传感器和热敏电阻的大量需求,负温度系数(NTC)热敏电阻是由Co、Mn、Ni、Cu、Fe、Al等金属氧化物混合烧结而成,其阻值随温度的升高呈指数型下降,阻值-温度系数一般在百分之几,这一卓越的灵敏度使其能够探测极小的温度变化。正温度系数(PTC)热敏电阻一般都是由BaTiO3材料添加少量的稀土元素经高温烧结的敏感陶瓷制成的,这种材料在温度上升到居里温度点时,其阻值会以指数形式陡然增加,通常阻值-温度变化率在20~40%之间。前者大量使用在镍镉、镍氢及锂电池的快速充电、液晶显示器(LCD)图像对比度调节、蜂窝式电话和移动通信系统中大量采用使用的温度补偿型晶体振荡器等中,来进行温度补偿,以保证器件性能稳定;此外还在计算机中的微电机、照相机镜头聚焦电机、打印机的打印头、软盘的伺服控制器和袖珍播放机的驱动器等中,发现它的身影。后者可以用于过流保护、发热器、彩电和监视器的消磁、袖珍压缩机电机的启动延迟、防止笔记本电脑常效应管(FET)的热击穿等。
为了保证信息运行的通畅,还有许多材料在默默地作着贡献,例如,用于制作绿色电池的材料有:镍氢电池的正、负极材料用MH合金和Ni(OH)2材料、锂离子电池的正、负极用LiCoO2、LiMn2O4和MCMB碳材料等电极材料;移动电话、PC机以及诸如数码相机、MD播放机/录音机、DVD设备和游戏机等数字音/视频设备等中钽电容器所用材料;现代永磁材料Fe14Nd2B在制造永磁电极、磁性轴承、耳机及微波装置等方面有十分重要的用途;印刷电路板(PCB)及超薄高、低介电损耗的新型覆铜板(CCL)用材料;环氧模塑料、氧化铝和氮化铝陶瓷是半导体和集成电路芯片的封装材料;集成电路用关键结构与工艺辅助材料(高纯试剂、特种气体、塑封料、引线框架材料等),不一而足,这些在浩瀚的材料世界里星光灿烂的新材料,正在数字生活里发挥着不可或缺的作用。
随着科技的发展,大规模集成电路将迎来深亚微米(0.1mm)硅微电子技术时代,小于0.1mm的线条就属于纳米范畴,它的线宽就已与电子的德布罗意数相近,电子在器件内部的输运散射也将呈现量子化特性,因而器件的设计将面临一系列来自器件工作原理和工艺技术的棘手问题,导致常说的硅微电子技术的“极限”。由于光子的速度比电子速度快得多,光的频率比无线电的频率高得多,为提高传输速度和载波密度,信息的载体由电子到光子是必然趋势。目前已经发展了许多种激光晶体和光电子材料,如Nd:YAG、Nd:YLF、Ho:YAG、Er:YAG、Ho:Cr:Tm:YAG、Er:YAG、Ho:Cr:Tm:YLF、Ti:Al2O3、YVO4、Nd:YVO4、Ti:Al2O3、KDP、KTP、BBO、BGO、LBO、LiNbO3、K(Ta,Nb)O3、Fe:KnBO3、BaTiO3、LAP等,所有这些材料将为以光通信、光存储、光电显示为主的光电子技术产业作出贡献。随着信息材料由电子材料、微电子材料、光电子材料向光子材料发展,将会出现单电子存储器、纳米芯片、量子计算机、全光数字计算机、超导电脑、化学电脑、生物电脑和神经电脑等纳米电脑,将会极大地影响着人类的数字生活。
本世纪以来,以数字化通信(Digital Communication)、数字化交换(Digital Switching)、数字化处理(Digital Processing)技术为主的数字化生活(Digital Life)正在向我们招手,一步步地向我们走来——清晨,MP3音箱播放出悦耳的晨曲,催我们按时起床;上班途中,打开随身携带的笔记本电脑,进行新一天的工作安排;上班以后,通过互联网召开网络会议、开展远程教学和实时办公;在下班之前,我们远程启动家里的空调和湿度调节器,保证家中室温适宜;下班途中,打开手机,悠然自在观看精彩的影视节目;进家门前,我们接收网上订购的货物;回到家中,和有线电视台进行互动,观看和下载喜欢的影视节目和歌曲,制作多媒体,也可进入社区互联网,上网浏览新闻了解天气……这一切看上去是不是很奇妙?似乎遥不可及。其实它正在和将要发生在我们身边,随着新一代家用电脑和互联网的出现,如此美好数字生活将成为现实。当享受数字生活的同时,饮水思源,请不要忘记为此作出巨大贡献的功臣——绚丽多彩的新材料世界!
㈥ 计算机主板上哪些由半导体材料做成的
主板结构分为CMOS、AT、Baby-AT、ATX、Micro ATX、LPX、NLX、Flex ATX、EATX、WATX以及BTX等结构。他们都是由半导体材料做成的;
半导体就是材料的电阻率界于金属与绝缘材料之间的材料。这种材料在某个温度范围内随温度升高而增加电荷载流子的浓度,电阻率下降。在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。
㈦ 计算机的发展阶段是根据什么划分的
计算机发展的四个阶段是根据电子元件来划分的。
第1代:电子管数字机(1946—1958年)
硬件方面,逻辑元件采用的是真空电子管,主存储器采用汞延迟线、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯;外存储器采用的是磁带。软件方面采用的是机器语言、汇编语言。应用领域以军事和科学计算为主。
特点是体积大、功耗高、可靠性差。速度慢(一般为每秒数千次至数万次)、价格昂贵,但为以后的计算机发展奠定了基础。
第2代:晶体管数字机(1958—1964年)
硬件方面的操作系统、高级语言及其编译程序应用领域以科学计算和事务处理为主,并开始进入工业控制领域。
特点是体积缩小、能耗降低、可靠性提高、运算速度提高(一般为每秒数10万次,可高达300万次)、性能比第1代计算机有很大的提高。
第3代:集成电路数字机(1964—1970年)
硬件方面,逻辑元件采用中、小规模集成电路(MSI、SSI),主存储器仍采用磁芯。软件方面出现了分时操作系统以及结构化、规模化程序设计方法。
特点是速度更快(一般为每秒数百万次至数千万次),而且可靠性有了显着提高,价格进一步下降,产品走向了通用化、系列化和标准化等。应用领域开始进入文字处理和图形图像处理领域。
第4代:大规模集成电路机(1970年至今)
硬件方面,逻辑元件采用大规模和超大规模集成电路(LSI和VLSI)。软件方面出现了数据库管理系统、网络管理系统和面向对象语言等。1971年世界上第一台微处理器在美国硅谷诞生,开创了微型计算机的新时代。应用领域从科学计算、事务管理、过程控制逐步走向家庭。
(7)半导体材料计算机网络扩展阅读:
一、主要特点
1、运算速度快:
计算机内部电路组成,可以高速准确地完成各种算术运算。当今计算机系统的运算速度已达到每秒万亿次,微机也可达每秒亿次以上,使大量复杂的科学计算问题得以解决。
例如:卫星轨道的计算、大型水坝的计算、24小时天气算需要几年甚至几十年,而在现代社会里,用计算机只需几分钟就可完成。
2、计算精确度高:
科学技术的发展特别是尖端科学技术的发展,需要高度精确的计算。计算机控制的导弹之所以能准确地击中预定的目标,是与计算机的精确计算分不开的。一般计算机可以有十几位甚至几十位(二进制)有效数字,计算精度可由千分之几到百万分之几,是任何计算工具所望尘莫及的。
3、逻辑运算能力强:
计算机不仅能进行精确计算,还具有逻辑运算功能,能对信息进行比较和判断。计算机能把参加运算的数据、程序以及中间结果和最后结果保存起来,并能根据判断的结果自动执行下一条指令以供用户随时调用。
二、发展趋势
随着科技的进步,各种计算机技术、网络技术的飞速发展,计算机的发展已经进入了一个快速而又崭新的时代,计算机已经从功能单一、体积较大发展到了功能复杂、体积微小、资源网络化等。
计算机的未来充满了变数,性能的大幅度提高是不可置疑的,而实现性能的飞跃却有多种途径。不过性能的大幅提升并不是计算机发展的唯一路线,计算机的发展还应当变得越来越人性化,同时也要注重环保等等。
计算机从出现至今,经历了机器语言、程序语言、简单操作系统和Linux、Macos、BSD、Windows等现代操作系统四代,运行速度也得到了极大的提升,第四代计算机的运算速度已经达到几十亿次每秒。
计算机也由原来的仅供军事科研使用发展到人人拥有,计算机强大的应用功能,产生了巨大的市场需要,未来计算机性能应向着微型化、网络化、智能化和巨型化的方向发展。
㈧ 计算机组成原理,
计算机组成原理
这门学科告诉你什么是计算机。
首先,我们可以把计算机分解成最原始的部件——晶体管。晶体管是一种半导体材料,其最重要的作用就是半导:可以通过电流的变化,实现电路的切换。比如计算机最基础的与或非运算,都可以通过晶体管组成的电子元件实现。而通过晶体管的电位差不同,就可以体现"二进制数据",即0和1。再加上电容和电阻,就能把这种二进制数据临时保存起来。
综合这些特性,大牛们发现把晶体管用作精密的数学计算,可以极大的提高运算的效率。比如我有2个电容,分别是充满电和没有电,对他们同时释放电信号,电容就会把其中的电子放出来,经过特定的逻辑电路,如与门,得到了0的结果。要计算1+1,实际上也是类似的原理。我先设计一个加法电路,把若干电容组合成的"数字"流过这个电路,把结果存入目标电容,就得到了结果。大规模的复杂运算以此类推。
最早期的计算机真的就是用许多结晶体管实现的复杂电路结构,通过控制输入电流得到希望的输出结果。后来人们发现,这种计算可以用某些形式抽象成多种指令,不用针对每次计算设计复杂的电路,只要调用指令就可以实现任何一种计算组合,于是诞生了cpu。只有cpu,每次都要自己配置输入信号,实在太痛苦,就做了纸带输入给计算机。后来又发现纸带还是很麻烦,于是发明了输入终端和对应的存储设备。后来又发现很多数据要临时保存起来,供连续计算使用,于是发明了内存。再后来pc的发展经历了无数次的变革,让计算机一步步到了今天的地步,也就是你现在看到的这样。
其中的历程非常曲折,也许有机构能够把他们全部组织成一本漫长的历史,但个人肯定是无能为力的。
操作系统
综上所述,计算机发展到一定程度,什么东西都靠人工也未免太累了。
比如通过输入设备组织指令给cpu去计算,你希望能够找一个快速的输入设备(比如键盘),在能看到结果的地方输入(比如屏幕),然后再用很方便的方式提交给cpu(比如按键或者指令),让cpu去算好了,再把结果展示出来(比如屏幕)。
理想很美好,但是这么复杂的流程,人工管理起来不还是很麻烦吗?除非我构造一个设备,把这些所有设备都管理起来,于是主板就诞生了。
现在主板解决了我们大量的问题,但是我发觉我的需求还远远不够!
我希望我写过的程序能在任何一台机上运行。
我希望我能边听音乐边干活——即同一时间可以运行多个程序。
我希望别人写的傻×东西不要影响到我的工作——即多任务控制。
我希望计算机里面的各种资源都能得到良好的组织,更快的访问。
我希望我的用户界面更好看,使用更方便,功能更强大!
我是个小白用户,啥都不懂,别跟我扯这些有的没的,我就像随便操作两下就能达到我想要的!
如果这些需求全部都做在主板bios里面,那将是一场灾难!除非bios经过极大的调整和改动,划分出一大块区域存放操作系统,并且完成复杂的体系结构改革。
计算机发展到这种程度,早就已经有很多的机构和厂商介入其中,试图从中渔利。他们当然不会求着计算机标准委员会和主板生产厂商去做所谓的主板改革,而是编写自己的程序——操作系统,来解决这些所有的问题。
而操作系统问世之后,一方面接管了主板对于系统资源的管理,加入了自己的中间层——驱动程序,另一方面又充分发挥了人机交互的接口——gui界面,成为了计算机必不可少的组成部分。
操作系统通过bios引导,即作为应用程序开始运行。我们知道程序的本质上就是在cpu上运行种种指令,比如操作系统需要把硬盘上的模块放入内存,实际上就是运行了一系列复杂的cpu指令,cpu指令通过主板bus(实际上就是传递指令的电路)发送指令给硬盘(比如从哪个扇区偏移多少读多少数据),硬盘再通过芯片组转动磁头,把数据读到缓存中,完成后给cpu发送一个信号(即中断),cpu收到这个信号,就在寄存器中寻址该信号对应的地址(即我们说的中断向量表),运行该地址中的指令,发现该指令是发送拷贝指令给主板芯片组,主板就会在cpu的指导下不断的发送信号,告诉硬盘缓存放电,再把接收的电信号存到指定的内存位置去,如此反复,直到完成cpu的一系列指令为止。
操作系统说白了,就是这样通过种种cpu指令,实现自身的所有功能。
当然这些指令也不是一条条写进去的,而是通过编程语言完成人类较容易识别的逻辑,然后再通过编译器把这些逻辑翻译成cpu指令,这就涉及编译原理的东西了。
既然操作系统对硬件的访问都是通过cpu指令来完成的,那为什么大家都感觉是操作掌管了硬件呢?这就涉及操作系统最本质的功能之一:对系统资源的管控了。
我们运行的所有程序,实际上都是操作系统帮我们运行的。操作系统背后进行了很多的工作,如虚拟地址空间的分配,cpu分时调度,硬件中断信号的响应等。这样对于硬件资源的访问,也是通过操作系统安排的。比如操作系统会通过把短时间内硬盘读写合并成顺序的方式,以提高磁头的利用率,降低磁头转向的时间。再比如对内存地址的访问也是由操作系统管控的,某个程序中的内存地址具体落到内存条的哪个位置,还是硬盘中的虚拟内存,就看操作系统的心情了。
至此,操作系统和硬件的交互也介绍的差不多了,更详细的东西建议参考操作系统相关的书籍吧,比如《深入理解计算机系统》,《linux内核设计与实现》,《unix环境高级编程》之类的。
数据结构
数据结构的作用,就是为了提高硬件利用率。
比如操作系统需要查找用户应用程序"office"在硬盘的哪个位置,盲目的搜索一遍硬盘肯定是低效的,这时候搞个b+树作为索引,搜索office这个单词就很快,然后就能很快的定位office这个应用程序的文件信息,再找到文件信息中对应的磁盘位置了。
数据结构的东西找本《算法导论》,《数据结构与算法分析》之类的看吧。
计算机网络
计算机网络分为3块:
1. 硬件
网卡,网线,交换机这些,用来处理数据的。
2. 协议
数据在网络中通信如何组织?如何识别?如何保证数据的正确性?
这2块我就不多说了。
3. 操作系统
这就是如何把计算机网络和操作系统结合起来的问题了。
对于操作系统来说,网卡也是一种硬件资源。但是网络不单只是一种硬件,而是一种媒体入口。比如操作系统管理硬盘,当然不是简单的记一下硬盘有多大,然后一切操作都交给硬盘芯片去做,更多的需要组织硬盘的扇区,分区,记录文件和扇区/偏移的关系等等。
操作系统对于网络来说也是如此,要记录自身在网络的标识(ip),可被他人访问的入口(port),以及对方的信息(remote ip/port)。连接,断开,数据确认等操作也是由协议控制。
传递自身消息给对方,类似访问硬盘一样把内存中的数据传递给网卡缓存,再发消息给网卡让网卡去传数据,而是否发送成功这些保证不再由硬件中断信号反馈,而是通过网络协议完成。接收对方消息,也是接收到网卡中断,再把数据从网卡缓存移动到内存中,再通过协议给予对方反馈。
㈨ 半导体在计算机里的运用
半导体介于导体与非导体间之物质(如硅或锗),故其导电性居于金属与绝缘体之间,并随温度而增加。半导体材料,呈中度至高度之电阻性(视制造之际所掺杂之物质而定)。纯半导体材料( 称为内质半导体),导电性低;若于其中添加特定类型之杂质原子(成为外质半导体),则可大为增加其导电性。施体杂质(5价)可大量增加电子数目,而产生负型半导体;受体杂质(3价)则大量增加电洞数目,而产生正型半导体。此种外质半导体之导电性,端视其中杂质之类型及总量而定。不同导电性之半导体若经集合一起,可形成各种接面; 此即为半导体装置(供作电子组件使用)之基础。半导体一词,亦常意指此类装置本身(如晶体管、集成电路等)。
以导电性来说,应该知道有所谓的导体和绝缘体;而介于两者之间,导电性比金属导体小很多,却比绝缘体来得好的物质,就叫做‘半导体’或‘半金属’。
一般而言,硅(Si)是最常用的半导体材料,在硅中掺入微量的砷(As)、磷(P)或硼(B),就能改变硅的导电特性,形成n型(负性)或p型(正性)半导体。n型?p型?是什么意思呢?下面简单说明:
硅原子的最外层有四个电子,纯硅原子间以共价(共享电子)的方式,形成一相当稳定的状态。由于缺少自由电子,因此,纯硅的导电性极差。但是,如果我们在纯硅中掺入(doping)少许的砷或磷(最外层有五个电子),就会多出一个自由电子,这样就形成n型半导体;如果我们在纯硅中掺入少许的硼(最外层有三个电子),就反而少了一个电子,而形成一个电洞,这样就形成p型半导体(少了一个带负电荷的电子,可视为多了一个正电荷)。此时若在硅晶两端加电压,就能使电子产生自由移动而显着地增加其导电性。
除了n型和p型半导体,如果把两者连接起来,在它们的接合面会有特殊情形产生,我们把这个面称为p-n型接面(p-n junction)。一般熟知的晶体管、二极管等电子组件,就是利用p-n型接面而形成的。
半导体的重要性,在于我们可以利用改变半导体的电容,制成各种半导体组件,而使得电子工业、光学工业和能量系统都产生重大改进(如雷射、太阳能电池),近年来更广泛运用在计算机的芯片中。
半导体<semicondcctor>,顾名思义,是导电力介于金属等导体和玻璃等飞导电体的物质.若以导电率来看,半导体大致位于1e3-10(ohm-cm)间<这只是概分>.是温下铝的电阻系数为2.5e-6 ohm-cm,而玻璃则几乎无限大.会有这种现象是因为物质内部电子分布在不同的能量范围<或称能带>内,其中可让电子自由移动的能带称为导电带,除非导带内有电子可自由活动,否则物质将无法经由电子来传导电流.其它能带<导电带>的电子必须要克服能量障碍<指能隙>跃升致电导电带后,方可成为导电电子.例如玻璃,即是因为这能隙太大,使得电子再是温下无法跃至导电带后自由活动,所以是非导体.
至于半导体,其能量障碍不是很大,低于非导体,所以在高温,照光等给予能量的状况或是地加入一些可减小能量障碍的元素,便可以改变其电阻值,成为电的良导体.电子工业是利用半导体这种可随环境,参质的加入等而改变其导电能力的特性,发展出多项的应用产品.
半导体的材料又可分为元素半导体及化合物半导体.元素半导体是由一元素所组成的半导体,如Si,Ge等;化合物半导体则是两种以上的元素所组成的半导体,如GaAs,Zns等,常运用于光电或高速组件中.
㈩ 学电子材料元器件方向的需要哪些专业知识,又需要哪些电脑技能
一.教学内容
◇教学内容体系结构、组织方式与目的
◇实践性教学的设计思想
◇教学内容体系结构、组织方式与目的
结合近年来国内外电子材料及相关领域的高速发展、电子科学与技术(固体电子)专业的固有特点和本课程的特色,并考虑到我校该专业在国内的重要影响,在进行课程体系结构设计、教学内容组织方式与目的时,主要把握以下三个原则:
① 介电-磁性-半导体三者的结合作为未来该专业的发展方向和培养特色;
② 将材料-器件-系统三者的结合作为拓宽学生知识结构;
③ 将材料-器件-集成-封装-设计一条龙作为社会需求牵引。
同时在教材建设方面:
采用循环滚动的形式,三年一次审查和翻新,选购一批、编写一批、规划一批的建设思路。
本课程的教学内容分为九章:电子材料概论、导电材料、电阻材料、超导材料、半导体材料、电介质材料、光电子材料、磁性材料、敏感电子材料。系统地介绍了电子信息产业中所涉及的主要电子材料的制造主法、结构特征、电磁性能、元器件设计和应用开发等所需的材料基础知识。根据本专业的特点与要求重点讲述第六章和第八章,第二、三章为自学,其它章节作一般讲解。
◇实践性教学的设计思想
以知识、能力、素质的全面培养要求,达到提高学生的"独立思维能力","独立学习能力","分析问题和解决问题的能力"和增强学生的"专业意识"、"创新意识"为目标的实践性教学设计思想。
在既定的实践教学设计思想指导下,精心指定教学内容。实验教学内容的特色主要集中于:
(1)理论与实践相结合,实验内容新、应用性强。实验教学特别强调理论教学与实验环节的结合。4学时的理论教学内容重点从电子材料的制备工艺、微观结构与性能评价及元器件制作三者的联系来分析目前电子材料制备工艺的常用方法及所涉及的关键步骤,并比较了这些方法的适应性。教学内容源自科研项目,内容新、学术性强。学生所进行的实验项目皆来源于科研项目的研究内容,实验内容新、工艺手段先进,从而保证了实验内容的学术性、技术先进性,增强学生从事科学研究的意识。
(2)从材料工艺、测试分析与性能表征到元器件制作的全过程教学。本课程的实验环节教学内容从电子材料的制备工艺、微观结构与性能的表征及元器件结构设计与试制三方面来进行。通过工艺实验使学生熟悉电子材料的制备方法、流程与关键工序,理解并掌握关键工艺参数对电子材料结构与性能的影响,充分认识电子材料的制备技术与工艺控制的重要性;通过对学生在工艺环节制得的样品微结构与电磁特性分析,使学生掌握电子材料理化特性的常用评价手段及介电、磁电参数的表征技术,培养学生从调整材料制备工艺、控制微结构与相组成及优化电子材料的电磁特性三方面结合开展电子材料研究的意识;按照不同材料样品的理化性能所表现的特定功能,试制成不同功能的元器件,借此培养学生对电子材料功能特性的应用能力,使学生获得一定元器件的设计、开发能力。
本课程的实验教学环节强调学生科研开发素质、生产实践能力的培养与提高,实验教学方法的特色主要表现在如下两方面:
(1)实验教学环节、实践环节结合校内科研开发与企业工业化生产。对电子材料与器件制造的认识,开阔产业视野,使学生充分了解本学科在电子信息产业中的地位,除了利用校内科研平台来开展实验教学外,实验教学还结合了本学科专业科研成果转化的合作企业进行深入的实践性教学,从而有效地调动学生的实验积极性,激发学生的实验兴趣。
(2)采用分组实验与集中讨论相结合的"交互式"实验教学方法。学生在导师对将进行的实验介绍基础上分小组进行实验,在完成本次实验或实验工作间歇(如需要等待设备运行的升温等过程),对实验的原理、实验技术与方法、实验现象与结果及本实验所涉及的科学研究与工业化应用等方面进行集中讨论,从而使同学们能尽可能地从实验中加深对基本原理与知识的理解,充分认识基本实验技术与方法,完整了解开展科学研究的实验思路与工作精神,并促进学生积极地思考将理论知识应用于实践。
综上所述,正确的教学指导思想、新颖的实践教学内容、先进的教学手段与方法保证了优良的教学效果。(1)加大工艺实验课程力度,提高学生动手能力。经过近5年的实践证明,学生普遍提高了动手能力,受到企业的极大的欢迎,我专业连续三年保持96%就业率,得益于课程及实践环节的改革;(2)校际合作,以交流促进课程改革。我校的课程改革与同行学校,如天津大学、西安电子科大、华中科技大学、上海交通大学在相互协调统一体系改革的同时,又相互保持自己的特色,如电子科技大学保持自身45 年来在电子陶瓷和磁性材料的国内外影响优势,在课程体现中以此两个方面为主流,其他方面为辅进行改革,促进各校合作,保持特色,共同发展。
二.《电子材料》教学大纲(电子科学与技术固体电子专业-68学时)
1.电子科学与技术专业本科学生、材料科学与工程专业本科生。
2、 先修课程:
固体物理,材料物理化学,磁性物理,电介质物理。
3、 课程性质和教学目的
《电子材料》为电子科学与技术重要专业课程。《电子材料》主要包括电子材料的制备方法、结构特征、电磁特性及影响因素、元器件设计和应用开发等所需的材料基础知识,该领域的最新发展等。为研制电子材料奠定理论与实践基础。
学生学习本课程后,更深入掌握电介质物理、磁性物理的基础知识,具备从事电子材料生产、研究、应用和开发的基本能力;本课程又为后续专业课程基础,直接同电子元器件和电子材料测量密切结合。
4、 课程教学内容和要求
第一章 电子材料概论
1). 电子材料的分类与特点
2). 无机电子材料
3). 有机电子材料
4). 电子材料的表面与界面
5). 电子材料的常用微观分析方法
6). 电子材料的应用与发展动态
第二章 导电材料
1). 金属导电材料
2). 电极导电材料
3). 厚膜导电材料
4). 薄膜导电材料
5). 复合导电材料
6). 导电聚合物
第三章 电阻材料
1). 电阻材料概述
2). 线绕电阻材料
3). 薄膜电阻材料
4). 厚膜电阻材料
第四章 超导材料
1). 引言
2). 超导材料的基本性质与理论基础
3). 低温超导材料
4). 高温超导材料发展现状
5). 高温超导材料的结构特征
第五章 半导体材料
1). 半导体材料的一般性质
2). 锗、硅半导体材料
3). Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体
4). Ⅱ-Ⅵ族化合物和硫属半导体
第六章 电介质材料
1). 电容器介质材料
2). 铁电材料
3). 压电材料与热释电材料
4). 微波陶瓷介质材料
5). 玻璃电介质材料
6). 有机电介质材料
第七章 光电子材料
1). 固体激光材料
2). 半导体发光材料
3). 光导纤维材料
4). 透明导电薄膜材料
5). 其他光电材料
第八章 磁性材料
1). 材料的磁性
2). 软磁材料
3). 永磁材料
4). 旋磁材料
5). 压磁材料
6). 磁光材料
7). 其他新型磁性材料
第九章 敏感电子材料
1). 敏感材料的分类
2). 力敏材料
3). 热(温)敏材料
4). 磁敏材料
5). 湿敏材料和气敏材料
6). 离子敏材料
7). 电压敏感电阻器材料
8). 有机敏感电子材料
根据专业的特点与要求重点讲述第六章和第八章,第二、三章为自学,其它章节作一般讲解。
五、 学时安排 : 共68学时
第1章. 电子材料概论 (学时2)
第2章. 导电材料 (学时0)
第3章. 电阻材料 (学时0)
第4章. 超导材料 (学时5)
第5章. 半导体材料 (学时6)
第6章. 电介质材料 (学时20)
第7章. 光电子材料 (学时5)
第8章. 磁性材料 (学时20)
第9章. 敏感电子材料 (学时6)
六、 实践性环节:12个实验,10~20学时。
七、 教材
《电子材料》,李言荣、恽正中 北京:清华大学出版
《磁性材料》,兰中文等 北京:电子工业出版
《无机电介质》,李标荣等 武汉:华中科技大学出版
八、 编制说明
本大纲由电子科技大学微电子与固体电子学院《电子材料》课程建设组编制。
教学条件
1.教材建设与使用
"电子材料"为电子科学与技术(固体电子专业)重要专业基础课程,本专业十分重视"电子材料"以及相关主干教材的建设,其中有3部教材被列入高等学校工科电子类规划教材,获电子类专业优秀教材一等奖1项。
现用教材《电子材料导论》为我校李言荣教授等人在融合该领域最新研究成果后编着而成,该书经全国高校电子材料与元器件教学指导委员会审定,于2001年由清华大学出版社出版。该教材是根据当前我国高等教育学科调整后的形势,以拓宽专业中径、增强适应性和大力培养具有创新能力的复合型人才为目的,将原分散在电子材料与器件、半导体技术、光电子技术等专业的课程浓缩综合并成一门"电子材料与导论"新的课程。与其它同类教材相比,具有鲜明的特色。根据本校本专业的特点,重点讲授磁性材料和电子陶瓷材料,辅助教材分别为电子工业出版社出版的《磁性材料》和电子科技大学出版社出版《电子陶瓷》。
再版《电子材料导论》正在编辑出版之中,为建设该课程的的立体化教材,还将编辑出版《电子材料习题及解答》、《电子材料实验教程》及《多媒体电子教材》等。
2.教学辅助资料情况
1)习题与练习及参考答案。通过多年的教学积累,包括教学中各种参考资料上的习题与练习、学生的平时作业、考试题等,我们已汇集了很多,准备再进一步充实后,单独编辑出版。
2)知识扩展。为了拓宽同学们的知识面,我们收集了许多参考文献,包括书籍、论文、网站、国外培训资料等作为课外读物,在准备充分后,再行集中收集在本课程的网站上,便于同学们通过过广泛阅读,进一步了解本门课程的前沿发展动态。
3)专业方向指导。为了便于同学们进一步了解本门课程及自己感兴趣的领域,每为同学均可以在全院范围内选择具有副教授职称以上的老师作为指导教师,进行一对一的咨询,经指导教师的同意,甚至可以直接参与具体的课题工作,从而,提高了同学们的学习积极性。
3.实验教材及其平台建设
本课程是一门实践性很强的专业基础课程,为使学生更好的理解和掌握主要电子材料的制造方法、结构特征、电磁性能、元器件设计和应用等所需的材料基础知识,我们提供了丰富的课程配套实验,为实验提供了一个很好的综合实验教学环境,为配合教学,我们编写了教学大纲、实验指导书等。同时将课程实验安排为三个部分,即与电子材料课程配套的测试实验,课程设计实验和综合大型工艺实验,分别在本课专业实验室,科研实验室和校外实习基地开放,本课程专业实验室面积150m2,每周轮流做实验,科研实验室的课程设计安排2个,由各课题组负责实施,校外大型综合实验每学年在6月底安排一次,这样就变传统的见面讲述为走进实验现场学习。学生综合素质和实验动手能力得到了全面提高,国内用人单位非常欢迎。
4.实践性教学环境
1. 功能设施齐全的多媒体教学环境;
2. 专业性实验室建设包括:制备工艺设备及测试分析仪器、耗材和维护经费等。
3. 良好的校外互动实习环境:成都宏明电子科大新材料有限公司是由我国着名的电子元件骨干企业--成都宏明电子股份有限公司与我校共同出资兴建的高新技术企业。
5.网络教学环境
本课程的教学网站直接位于电子科技大学现代教育技术中心,该中心能保证网站一天 24 小时开通。提供了基本的网络教学环境,教学资源和互动资源,包括:教学大纲、授课教案、习题自测、实验辅导、参考文献、视频资料、网页课程、教师简介、重点难点、专题设计等内容。下阶段工作目标是进一步维护、规范、充实与完善。
教学方法和手段
◇教学方法
◇教学手段
◇教学方法
根据《电子材料》这门课的特点和教学基本规律,通过本课程组多年不断探索和改革,本课程的理论教学、实践实验教学和考试考核方法行之有效,课程特色明显。在教学实践中主要运用了"传统教学方法与现代教育技术相结合"、"课堂讲授重点与一般相结合"、"理论教学与实验教学相结合";"校内实践教学与校外实习基地相结合"、"辅导答疑与课外活动相结合"、"理论考试与实践技能相结合"等教学方法,提高了学生的"独立思维能力","独立学习能力","分析问题和解决问题的能力",增强了学生的"专业意识"、"创新意识",使毕业的学生在电子材料与元器件及相关领域具有较强的研发能力。
◇教学手段
1. 课堂教学手段--多媒体教学与传统板书讲授相结合:
传统教学方式是教师利用黑板、粉笔、教案等,在一般教室进行授课的一种教学方式,而多媒体辅助教学方式则是在授课过程中利用投影仪、计算机、网络等多种现代媒体,在多媒体教室进行授课的一种新的教学方式。在本课程的课堂教学中,我们精心设计了本课程的Powerpoint多媒体讲稿,讲稿内容图文并茂,寓教于乐,使抽象问题形象化,有利于培养和激发学生的学习兴趣,便于学生对知识点的理解和运用。通过多媒体课件的使用,还可以节约传统的板书时间,增加课堂教学的信息量,提高学习效率。其次,适当地结合板书、在黑板上的演算过程,既可以使学生不感觉枯燥,又能使学生的思考与教师同步。
2. 现代教学手段--网上教学:
本课程还充分利用了现代化的教学手段。丰富的网上教学资源,为学生自学与复习提供了方便,也极大地增强了教师和学生、学生和学生之间的交互性、打破了教师和学生、学生和学生之间的相对孤立状态。这种交互性是近乎实时的,而且可以利用多种渠道实现,比如:电子邮件,BBS,网上在线交谈等;教学大纲介绍本课程的教学目的和要求;电子课件即课堂讲课的PowerPoint多媒体课件,并制作成了网页的形式,便于学生对课堂上未能理解和掌握的内容在课前预习和课后复习;电子教案(Word文档)则指出了课程中各章节内容的重点和难点,并对其进行讲解;通过网上习题,可使学生及时得到有关自己学习过程的反馈及有针对性的诊断,使得学生能够及时调整自己的学习;网络同多媒体技术、虚拟现实技术相结合,可实现虚拟图书馆、,虚拟实验室、虚拟课堂等,为学生提供多层次、全方位的学习资源,可引导学生由被动式学习向主动式学习转变;网上提问与网上答疑可随时解答学生在学习中的问题;网上讨论是由学生和教师共同参与的自由论坛,学生间也可相互交流经验。
3. 辅助教学手段--实验教学与理论教学相结合
在理论教学的基础上,我们还精心设计了相关的实验,如陶瓷显微结构的观察、PTC热敏电阻的阻温特性、PTC热敏电阻的伏安特性等。通过这些实验,可以使学生全面掌握电子陶瓷的结构,成分、杂质、缺陷、工艺过程对陶瓷结构、性能及电子过程的影响等,加强学生对课堂教学内容的理解。
4. 科研成果转化为教学素材
通过将本学科的前沿技术和所取得的科研成果引入到教学中,为教学提供了很好的素材,确保了课程教学的先进性。
教学效果
电子科技大学的学生评教体系由5部分组成,包括育人寓教、教学态度、教学内容、教学方法、表达与作业。
摘自:http://iask.sina.com.cn/b/10259784.html