電子學是大二同學所接觸到的一門電機工程的核心必修課程.
它一共三個學期, 涵 蓋的內容包括了固態元件, 類比電路技術, 以及數位電路技術, 是電機系學生未來 在固態電子, 電子電路, 通信, 控制, 電腦硬體, 電腦輔助電路設計, 醫工各領域 的基礎課程.
在理想的進度下, 應當在第一個學期時研讀有關半導體與半導體元件. 元件包括二 極體, 雙極接面電晶體, 場效接面電晶體.(以金氧半場效接面電晶體為主) 這些元 件的學習是後面兩個學期的基礎. 在進入元件之前, 有半導體物理的介紹, 這是為 了了解元件物理所需的簡介. 而在元件的章節中, 學習的層面包括元件的物理, 元 件的特性, 以及元件的等效電路模型. 這三個層面分別代表元件的理論, 實際現象 與應用. 有些教科書在這個部份採取不同的處理方式: 去除元件物理的層面, 僅討 論元件本身的特性與它的等效電路. 這是著重電路應用的考量. 然而今日積體電路 上的設計, 逐步進入元件與製程. 因此, 深入物理的層面是有其必要的.
電子學的第二個學期在同學了解了元件等效電路模型後, 開始研讀類比電路. 其內 容包括放大器的基本設計, 頻率響應分析, 回授技術與穩定性, 輸出級設計, 類比 積體電路, 濾波器與振盪器等. 類比電路主要應用元件的線性特性的部份, 因此元 件的小信號模型是這個部份的重要基礎. 與數位電路不同的是類比電路的複雜性是 出現在電路的層次, 而不是系統的層次. 因此在電子學的內容上, 類比的章節要比 數位多. 類比電路的章節通常會延到第三個學期, 結束之後則是數位積體電路. 數 位電路一般僅到硬體電路的的層次, 較注重基本邏輯閘電路操作原理. 數位電路的 章節可大分為雙極接面電晶體的數位電路, 與金氧半場效接面電晶的數位電路. 這 兩種電路各有所長, 目前也已能在積體電路合併出現. 有些電子學的教科書還包括 了數位電路的系統層次, 甚至布林代數等, 不過這些部份應已在計算機概論, 或 交換電路 中學過了.
對修習本科學生的建議:
學習電子學有幾個應該要注意的地方. 首先要認識到這是大二同學接觸到的第一門 極為"工程"而且十分實際的課程. 在電子學的教學上用了大量的近似法, 這是依據 實際電路, 元件參數的數量級所做出來的. 一般同學由於過去的教育, 習於變數的 運算而忽略了變數間實際數值的大小, 因此對電子學的數學處理方式十分迷惑. 練 習熟悉參數的數量大小就可以解決這個問題. 當數學近似簡化之後, 我們將可以更 明瞭問題的核心與解決的方法.
其次是談到如何能熟悉上述的參數量大小. 如果我們能夠體悟到電子學是一門實際 應用的工程, 那麼熟悉各個電路變數的數量大小便成為一件再自然不過的事情了. 因此除了讀電子學之外, 更應該到實驗室驗證與應用.
另外一個電子學容易淆的地方是在小信號分析的部份. 這項技術幾乎貫穿了整個類 比電路的章節. 在分析中, 由於固態元件的非線性, 因此把電壓電流信號區分成可 線性近似的小信號部份與涵蓋非線性部份的直流偏壓部份. 而在教科書中, 這兩個 量的變數寫法十分相近, 且有些電路圖僅繪出小信號或偏壓的部份. 因為容易淆, 故應特別注意.如果沒弄清楚, 有可能一大部份的電子學都無法了解.
與其他課程之關係:
電子學並沒有設預修課程, 但是與某些課程有相當的關聯. 在元件物理的部份中, 能帶的觀念與近代物理 , 化學的量子部份有些關聯; 在整個電子學的電路分析方面是以 電路學為基礎的; 在頻率響應的部份要用 到電路學, 工程數學的拉普拉斯變換及 電路學的暫態分析, 穩態分析,相量法 (Phasor method).而在回授的穩定度與振盪器的部份要用到 電路學極點, 零點的概念與穩定度 的判別法. 數位電路的部份則與 計算機概論, 交換電路有關.
電子學本身則是電機系學生未來在 固態電子, 電子電路, 通信, 控制, 電腦硬體, 電腦輔助電路設計, 醫學工程領域內學習研究的基礎. 學好電子學將來可以事半功倍.
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