电子元器件与电路基础

电子元器件与电路基础（共6篇）

电子元器件与电路基础 篇1

电子元器件与电路基础是职高电子专业高一学生的核心课程, 也是电子专业学生的入门课程, 整合了元器件知识、电工基础、无线电装接工等基本知识和技能。在电子元器件与电路基础的教学中, 交流电路的分析、欧姆定律、电容器充放电等知识点对学生来说, 理论性强、抽象难懂, 学生掌握困难, 但它又是后续课程的学习基础, 非常重要。改进教学手段, 提高教学效率, 是新课程改革必须面临的问题。

一、电子元器件与电路基础教学面临的情况

分析目前电子元器件与电路基础教学面临的情况, 主要有以下几方面:

(一) 电子专业学生实际情况

近几年来, 笔者所在学校电子专业的学生存在着入校分数低、基础差、学习习惯差、对电子专业不感兴趣等问题。表现方式主要有以下几方面: (1) 在学习行为上, 学生经常有上课睡觉、发呆、打闹的现象;有作业不做或抄袭其他同学的现象;有遇到考试就临时抱佛脚, 死记硬背公式和定律的现象…… (2) 在思想意识上, 学生感觉到理论知识枯燥、乏味, 看不见、摸不着又学不懂, 对理论分析不感兴趣, 缺少成功的体验、学习的乐趣, 教学效果差。

(二) 电子元器件与电路基础教学方法分析

教学模式单一枯燥, 教学手段一成不变, 仅利用教材提供的PPT、教案, 不根据学生的实际情况进行设计, 不仅不能引起学生的学习兴趣, 还会引起学生的反感。新课程改革要求我们采用“理实一体化”的教学模式, 做中学, 学中做, 激发学生的兴趣。

(三) 实验室的局限

电子实验室因为管理问题, 不可能全天开放, 学生需要对电路进行检测或调试, 就会受到一定的条件限制。

(四) 省改革发展示范校的建设

我校去年被定为省改革发展示范校, 课程体系改革中资源库的建设是三年要完成的任务。电子元器件与电路基础的资源库的建设是今年的重点任务, 主要有文字资料资源库, 动画、微视频资料库, 虚拟仿真电路资源库等。建设虚拟仿真电路资源库是建设教学资源库的重要部分。

综上所述, 电子元器件与电路基础内容非常重要且难学, 电子专业的学生基础差, 实验室开放条件受到限制等一系列问题的存在, 阻碍了农村职高实现“理实一体化”的步伐。笔者根据本校现有的实验条件, 利用虚拟仿真技术, 将虚拟实验与实物实验结合起来, 让抽象的概念变得形象、直观, 让学生主动学习。

二、虚拟仿真技术在电子元器件与电路基础教学中的优越性

目前使用的EDA软件种类很多, 主要有:EWB、Protel、SPICE等, Protel、SPICE这些软件可以提供简单、易用的仿真实验手段。笔者学校主要用Multisim10进行电子元器件与电路基础教学。用Multisim10在电子元器件与电路基础教学中的优越性主要体现在以下几方面:

(一) 简单易学

学生只要在元器件库中选择相应的元件拖拽至作图窗口中相应的位置, 并用导线相连即可完成作图。学生一看就会, 操作简单。

(二) 直观方便

软件操作非常方便, 对元件的修改, 只要点击该元件就可修改参数。对仪器的使用, 只要打开面板, 面板的参数与实际仪器的参数非常相似, 直观方便。

(三) 设备齐全

软件中有数字万用表、直流电源、功率表、示波器、函数信号发生器、频率计、波特图仪等电工电子仪器, 提供丰富的元件和虚拟设备。在元件的选择上, 有理想器件模型和实际器件模型。软件的设备也比较齐全。

(四) 灵活方便

EWB提供了静态分析、动态分析、时域分析、频域分析、噪声分析、失真分析等多种分析方法;软件可以人为设置短路、开路、漏电等故障, 可以不限地方、不限时间, 想学就学, 灵活方便。

三、虚拟仿真技术在电子元器件与电路基础教学中的实践应用

虚拟仿真技术在电子元器件与电路基础教学中的实践应用, 主要表现在教师演示实验和学生操作实验。实验设置为验证理论基础的实验、内容整合型实验, 探究性型实验。下面以案例的形式来说明Multisim10仿真软件在电子元器件与电路基础课程中的实践应用。

(一) 验证性实验教学

利用仿真实验来验证原理、定律的正确性, 原理适合范围、条件等因素, 可以简单明了地掌握原理、定律的规律。利用虚拟示波器、电压表、电流表等虚拟仪表, 形象直观, 教学效果较好, 学生不容易遗忘。

验证性实验的流程:定律的学习→观察演示→提出问题→学生讨论分析→教师总结。

【案例1】基尔霍夫第一定律

存在问题:学生对节点电流的含义、节点电流定律的两种表达方式、电流的正负含义及对广义节点的处理等存在问题。

常规做法:教师一般在黑板上画一个电路图, 讲解, 做题。

利用虚拟仿真技术设计思路:教学中先提出什么是基尔霍夫第一定律, 定律的内容, 表达方式, 注意事项等问题, 然后进行仿真, 设计出电路如图所示。

学生读出四个电流表的读数, 用两种方式写出节点电流定律, 理解节点电流定律的两种表述方式。同时观察电流表的读数的正负值, 分析电流表正负的含义。改变电阻、电压的数值和电路的形式, 观察电流表之间的关系, 写出节点电流方程。然后断开U9, 分析流进与流出的关系, 理解广义节点含义。

公式、定律的学习, 教师给出一个结论, 学生不容易理解和记忆。通过实验仿真, 能把比较直观、比较难的理论变成比较简单的现象, 加深学生的理解, 降低学习难度, 争取让学生听得懂、学得会。

(二) 内容整合型实验教学

在教学中, 有很多知识点是前后关联或几门课程关联, 把相关的知识点连在一起, 通过整合, 根据学生情况, 设计教学内容, 对知识点能够融会贯通。适应场合:如分压公式应用、电容器充放电、LC谐振电路等电路处理。电容器的充放电的应用, 在电子基本电路安装与测试、电子元器件与电路基础、电子综合实训等知识点中都有要求, 整合几个课程的要求, 进行系统分析。

实验的流程:比较同一知识点不同形式→找到关键点→观察演示→提出问题→学生讨论分析→教师总结→拓展。

【案例2】电容器充放电 (电子专业高职班复习)

存在问题:学生不能理解充放电过程, 电流、电压变化的过程;放电与充电的现象;充电时间与电阻、电容的关系;积分电路与微分电路输出。

常规做法: (1) 教师在黑板上画电容器电路, 来解释电容器的充放电过程; (2) 利用PPT课件, 看到的是静止的图片, 缺少动态分析; (3) 利用示教板演示, 实验现象不够直观; (4) 利用示波器演示, 调试比较麻烦。

利用虚拟仿真技术设计思路:比较电子元器件与电路基础中电容器充放电的特点、模电中整流滤波电路中电容器的特点、无稳态触发器中电容器的特点, 找到电容器的关键点, 引入课题———电容器充放电的特点。

内容整合的课, 要把几个知识点联系起来, 设置不同电路。学生通过分析, 知道这个知识点用在这里, 会去找相关知识点。上下联系、前后联系、融会贯通。

(三) 探究性实验教学

在电子元器件与电路基础中有很多似是而非的知识点, 有时候教师比较难解释, 可以设置一个实验, 让学生在摸索中找到答案。探究性实验可以是教师演示实验, 也可以是学生实验。适应场合:全电路欧姆定律、伏安法测电阻误差分析、RLC电路分析等。

实验的流程:提出问题→实验探索→实验分析→归纳总结→拓展练习。

【案例3】伏安法测电阻误差分析

存在问题:伏安法测电阻内接法与外接法的测量阻值偏大还是偏小。

常规做法:黑板上进行分析。画两个图, 进行比较。

利用虚拟仿真技术设计思路:

实验一

·安培表和伏特表都是在理想状态下, 测量电阻与实际电阻的关系。

实验二

·在外接法电路中, 改变伏特表的不同内阻, 观察电流的变化, 找出误差原因。

实验三

·内接法中改变安培表的不同内阻, 观察电流、电压的变化, 分析原因。

1.提出问题。伏安法测电阻如图所示, 已知电压表的读数为10V, 电流表的读数为0.1A, (1) 求用该方法测出电阻R的值; (2) 若电压表的内电阻为10KΩ, 则测量电阻R的值为多少; (3) 分析以上计算结果指出, 若电压表内电阻变小, 测量误差将增大还是减小?

2.实验一探究。在外接法中, 已知电压表的读数为10V, 电流表的读数为0.1A, 求用该方法测出电阻R的值。

3.实验二探究。在外接法中, 改变伏特表的不同内阻, 电流表为理想电流表, 观察电流的变化, 判断实际电阻值与测量电阻值之间的误差, 分析原因, 对伏特表的内阻越大, 误差的影响情况分析。

4.实验三探究。内接法中改变安培表的不同内阻, 电压表为理想电压表, 观察电流、电压的变化, 判断实际电阻值与测量电阻值之间的误差, 分析原因, 对安培表的内阻越大, 误差的影响情况分析。

5.总结安培表内、外接法误差。

6.拓展练习。通过探究性实验, 学生自己找到问题的原因, 在问题中寻找答案, 教师只是做导演, 在教学中起引导作用, 设计好教学过程, 步步推进。在教学过程中学生发现问题, 分析问题, 掌握知识点, 提高分析能力。

四、成效分析与反思

(一) 提高了学生的学习兴趣

教师尝试了虚拟仿真教学, 抓住了学生的猎奇心理, 学生在不断地探索中寻找真理, 找到了学习的兴趣。学生还可以自己设计电路做成实物, 增强了自信心, 学习成绩也上来了。

(二) 提高了学生的动手能力、分析能力

学生应用虚拟仿真技术掌握了基础知识后, 在实践操作时, 能解决实际问题, 大大加强了动手能力和自信心。学生经常动手操作, 专业知识不再是枯燥乏味了, 形成良性循环, 学习更有劲了。如在后续课程———电子基本电路安装与测试中滤波电路装配, 实验班能够很好理解电路, 装配成功率比较高。对装配存在的问题, 学生能够自己分析原因, 解决实际问题。通过自己的努力获得的成功, 学生会更加珍惜, 也更喜欢动手操作。

(三) 融洽了师生关系

以前上课学生听不懂, 就会找事, 课堂纪律比较差。现在上课, 教师内心比较愉悦, 感觉上课时间一下子过去了。学生在课堂上乐于回答问题, 师生关系比较融洽。在每个学期的教师考核中, 学生考核教师打的分, 都比较高, 反映较好。

五、需要解决的问题

虽然虚拟实验有诸多优点, 但是虚拟实验还存在不足。如在教室里必须要有多媒体设备, 教师缺少实际操作设备的经历, 教材尚未配套, 图书馆也缺少有关的参考书, 这给学生掌握知识带来不利因素。只有将虚拟实验教学与传统教学有机结合起来, 才能达到理想的教学效果。

摘要：在电子元器件与电路基础教学中, 存在着理论分析难、学生基础差、省改革示范校资源库建设等问题, 笔者将虚拟仿真技术引入电子元器件与电路基础教学中, 运用EWB中的Multisim10仿真软件解决教学中的重点和难点, 降低学生的学习难度, 提高学生的动手能力和分析能力, 激发学习的兴趣。

关键词：虚拟仿真技术,电子元器件与电路基础,Multisim10仿真软件

参考文献

[1]黄永青, 李发宗.虚拟环境下的电工电子实验教学探索[J].中国现代教育装备, 2010 (23) .

[2]黄秀萍.浅谈如何在《电工基础》教学中激发学生的兴趣[J].教学交流, 2009 (3) .

电子元器件与电路基础 篇2

前 言

电子材料和元器件是电子信息产业的重要组成部分，处于电子信息产业链的前端，是通信、计算机及网络、数字音视频等系统和终端产品发展的基础，对于电子信息产业的技术创新和做大做强有着重要的支撑作用。

为全面科学地总结“十一五”的发展经验，明确“十二五”期间我国电子基础材料和关键元器件产业的发展方向，确保产业健康发展，根据《工业转型升级“十二五”规划》、《信息产业“十二五”发展规划》和《电子信息制造业“十二五”发展规划》，制定本规划。

本规划涉及电子材料、电子元件、电子器件三大行业中的基础材料和关键元器件，是“十二五”期间我国电子基础材料和关键元器件产业发展的指导性文件，以及加强行业管理、组织实施重大工程的重要依据。

一、“十一五”产业发展回顾

(一)产业规模稳步增长

我国电子材料和元器件产业在“十一五”期间产量、销售额、进出口总额都有较大幅度提升，增强了我国作为基础电子生产大国的地位。虽然其间受国际金融危机冲击，产业经历小幅调整，但总体发展稳定。2010年，在国内行业整体增长特别是新兴产业快速发展的带动下，行业恢复发展到历史最高水平。

“十一五”期间，我国电子材料行业销售收入从2005年的540亿元增长至1730亿元，年均增长率26%；电子元器件销售收入年均增长率16%，从2005年的6100亿元增长到超过13000亿元，其中印制电路销售收入1230亿元，化学与物理电源销售收入2978亿元，显示器件销售收入380亿元。

(二)企业实力进一步增强

随着“大公司”战略的深入，我国已初步建立起一批具有自主创新能力、具备国际竞争力的电子材料和元器件大公司。在某些专业领域，已经具有相当强的实力，不论是产品产量还是质量，都位居世界前列。

近10年来，我国电子元件百强企业的销售收入总额增长2.84倍，年平均增长率为12.32%。2010年，我国电子元件百强企业共完成销售收入1544.9亿元，实现利润总额139.58亿元，出口创汇55.83亿美元。2010年元件百强企业中，有39家企业的销售收入超过10亿元，有7家企业的销售收入超过50亿元。“十一五”期间我国印制电路产业规模超过日本和美国成为世界第一大生产国，2010年，我国印制电路百强企业平均销售额超过8.26亿元，合计规模占全国总量60%，年均增长超过15%。

民营电子材料和元器件企业的生产规模、产品质量在“十一五”期间飞速发展，“十一五”末，民营企业数量占全行业的48%，销售收入占全行业的30%，上缴税金占全行业的47%，上市公司逐年增多。

(三)生产技术水平持续提升

“十一五”期间，国产电子材料配套能力显著提高，在硅材料、半导体照明材料、电子陶瓷材料等领域技术水平进步显著。在最能代表行业发展水平的硅材料上，国内产品水平有了大幅的提升，已建成了年产12万片的12英寸硅片中试线，12英寸掺氮直拉硅单晶抛光片也可以小批量生产，标志着我国电子材料技术正逐步进入国际先进水平行列。

“十一五”期间，我国电子材料和元器件生产技术水平持续提升，重点产品本地化率大幅提高。“十一五”初期，我国光纤预制棒完全依赖进口；“十一五”末，我国光纤预制棒总产量达700吨，已占国内使用总量的30%。国内印制电路技术由传统单、双面生产技术向高多层、高密度互联板(HDI)方向迈进，国内企业已经掌握先进的HDI生产技术，主要产品产量、销售额的绝对量已经由传统多层板向高多层乃至20层以上提升。

第6代及以上高世代液晶面板生产线建成并量产，扭转了我国大尺寸电视用液晶面板完全依赖进口的被动局面，标志着我国平板显示产业开始进入大尺寸产品领域。等离子显示器(PDP)领域，国内已具备量产50英寸PDP模组的能力，技术水平进一步提升，产业链本地化配套建设取得阶段性成果。为在未来显示竞争中争取主动权，国内企业已纷纷开展有机发光显示器(OLED)技术研发及产业化布局，已有1条无源有机发光显示器(PM-OLED)生产线投产，多条有源有机发光显示器(AM-OLED)生产线正在进行紧张建设。

(四)清洁生产稳步推进，循环经济初步发展

“十一五”期间，电子材料和元器件产业以印制电路、多晶硅和电池行业为重点，稳步推进节能减排和循环经济发展。印制电路行业一批先进的技术和设备如“废印制电路板物理回收技术及设备”、“蚀刻废液循环再用技术及设备”、“低含铜废液处理技术及设备”在行业推广应用，许多企业自愿开展了清洁生产审核。

“十一五”期间，氢镍电池、锂离子电池等电动车用动力电池已进入产业化发展阶段，太阳能电池等可再生能源快速发展，电池生产企业“节能、降耗、减排、治污”取得了一定成效，企业的生产环境和条件大为改善。

(五)产业发展仍存在突出问题

本土企业规模偏小且分散不集中，缺乏具有国际竞争能力的龙头企业；研发能力较弱，产业上下游缺乏协作、互动；全行业的对外依存度过高，许多关键原材料及零配件需要从国外进口；行业标准发展相对滞后，关键电子元器件和电子材料质量与可靠性水平有待进一步提高；推进节能减排、清洁生产和发展循环经济仍面临较大的压力。

二、“十二五”面临的形势

(一)产业面临良好发展机遇

在国家转变经济发展方式的大方针指引下，我国电子材料和元器件产业将迎来促进产业升级关键时期和历史性发展机遇。战略性新兴产业的培育和发展，数万亿元的投资规模，给电子材料和元器件产业提供了前所未有的创新发展空间。新兴产业带来巨大配套需求让行业呈现出更为广阔的市场前景。

(二)技术创新孕育新的突破

智能、绿色、低碳、融合等发展趋势催生产业技术创新。埋置元件技术、印制电子技术、多功能电子模块技术等突破性技术正快速发展。面向新兴产业采用新工艺、新技术、新材料的新型产品，以及不断缩短的产品更新换代时间，将更为有力地促进技术的发展与提升。为达到体积更小、成本更低、精度和集成度更高的目的，采用新工艺、新技术的新型电子材料和元器件的发展前景十分光明。

(三)外部环境变化对产业的挑战日趋严峻

“十二五”期间，人力资源成本压力更大，单纯依靠低廉劳动力开展生产经营的企业将步履维艰，通过产业转移降低人力成本，提高产品的附加值，将成为生产企业发展壮大的必由之路。

随着世界经济全球化的发展，国际竞争将更加激烈，由此产生的贸易摩擦也将日益增多。东南亚、印度、巴西、俄罗斯等国家和地区将逐渐成为新的电子材料和元器件主要生产区，对我国在该产业的“世界工厂”地位形成威胁。

国际经济形势不确定性因素日益增强，尤其是对全球资源的争夺和国际大宗商品价格波动对国内产业影响越来越大。国际汇率波动，尤其是人民币升值对电子材料和元器件出口厂家竞争力具有较大影响。

(四)产业面临转型升级的迫切需要

随着全球经济结构的进一步调整和产业转移，我国电子材料和元器件产品结构已逐步向中高端迈进。“十二五”期间需抓紧新一轮经济发展机遇，主动引导产业淘汰落后产能，优化产业资源配置，增强产业配套能力，提高自动化生产效率，为推动电子信息产业发展提供有力支撑。

三、产业发展的指导思想和目标

(一)指导思想

按照国务院加快培育和发展战略性新兴产业的总体部署，紧紧围绕电子信息产品和战略性新兴产业的发展需求，以推动产业结构升级为主线，以创新主导价值提升，以优化产品性能、降低成本为动力，提高电子材料和元器件产业竞争力；以量大面广的产品为突破口，大力推进市场前景广、带动作用强、发展基础好、具有自主知识产权的电子材料和元器件产业化发展。

(二)发展目标

1.经济指标

“十二五”期间，我国电子材料年均增长率8%，到2015年销售收入达2500亿元；电子元件年均增长10%，到2015年销售收入超18000亿元，其中化学与物理电源行业销售收入达4000亿元，印制电路行业实现销售收入1700亿元；电子器件年均增长25%，达到1800亿元，其中平板显示器件产业年均增长超过30%，销售收入达到1500亿元，规模占全球比重由当前的5%提升到20%以上。

2.结构指标

高端电子材料占全行业产品的40%以上，国产材料配套能力显著提升。继续推动大公司战略，培养10个以上年销售收入超过100亿元的电子元件大公司，争取电子元件销售收入亿元以上企业占到全行业销售收入总额的75%。国内平板显示生产技术达到国际先进水平，形成2～3个年销售收入在300亿元以上的龙头企业，全面支撑我国彩电产业转型和升级。

3.创新指标

大力加强自主创新和民族品牌的建设，形成一批具有自主知识产权、具有国内国际知名品牌与影响的企业，初步形成一批以研发为驱动力的创新型中小企业。推进知识产权建设，力争“十二五”期间，全行业新申请的核心专利数量和重要标准拥有量有较大幅度的提升，其中发明专利增长10%以上。

4.节能环保指标

规划期间，通过节能减排和资源综合利用及推进清洁生产，提高三废中有用物质的回收利用率，减少对环境的影响，印制电路行业实现铜回收再利用率由目前的45%提高到80%以上，水回收再利用率由20%提高至30%以上。

四、主要任务和发展重点

(一)主要任务

1.推动产业升级

我国已是电子元器件生产大国，但产品大多属于中低端，产品附加值低、价格低廉、利润微薄。“十二五”期间，需借助战略性新兴产业迅猛发展的契机，加快为战略性新兴产业配套的高端产品的研发和产业化速度，提升关键元器件及材料的质量和档次，争取在关键领域实现部分甚至全面本地化替代。结合实施重大工程，推动结构调整和产业升级，继续实施大企业战略，引导大型骨干企业加强对本土材料、设备的应用，形成结构优化、配套完整的基础产业体系。

2.加强科技创新

发挥政府引导和推动作用，创新行业管理方式，引导创新要素向企业集聚，引导企业围绕产业技术创新的关键、共性技术问题进行联合攻关。完善以企业为主体，“产、研、学、用”相结合的自主创新体系，依托企业建立产业联盟突破核心技术、关键设备与材料。

3.统筹规划产业布局

通过宏观调控和市场资源配置等手段，聚集资源，推动企业联合重组，提高产业集中度，培育和鼓励骨干企业做大做强。以地区和产品为纽带，打造产业集群，推进产业链的进一步完善和形成，做强电子材料和元器件产业。积极推动通过产业转移进行结构调整和新的产业布局，为行业持续长久发展创造条件。

4.加强自主品牌建设

支持企业创立自主品牌，提升本土产品的国际竞争力；引导企业加强产品质量管理，提升品牌形象；强化产品质量体系建设，通过树立品牌更好地参与国际竞争。

5.促进产业协同发展

引导电子元器件企业与上游材料、设备企业开展合作，突破原材料、设备核心技术；引导和推动计算机、通信、家电等行业有实力的整机企业向产业链上游“纵向发展”，使其在提升自身配套能力的同时，推动元器件行业发展，形成联动的产业格局。

6.积极参与国际合作

发挥现有优势，继续吸引国外大企业来华投资，同时注重鼓励其在内地设立研发机构，通过学习与竞争，促进国内产业提升技术水平。充分利用国际国内两种资源，建立具有国际竞争力的一流企业。

(二)发展重点

紧紧围绕节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料和新能源汽车等战略性新兴产业发展需求，发展相关配套元器件及电子材料。

1.电子材料

半导体材料。重点发展硅材料(硅单晶、抛光片、外延片、绝缘硅、锗硅)及化合物半导体材料；蓝宝石和碳化硅等衬底材料；金属有机源和超高纯度氨气等外延用原料；高端发光二极管(LED)封装材料，高亮度、大功率LED芯片材料；高性能陶瓷基板；新型电力电子器件所用的关键材料；石墨和碳素系列保温材料。

薄膜晶体管液晶显示器件(TFT-LCD)材料。重点发展高世代TFT-LCD相关材料，主要包括大尺寸玻璃基板、混合液晶和相关单体材料、偏光片及相关光学薄膜材料、彩色滤光片及相关材料、大尺寸靶材、高纯电子气体和试剂等。

OLED材料。重点发展OLED用高纯有机材料、柔性导电基板、高端氧化铟锡(ITO)导电玻璃基板、封装材料、大尺寸高精度掩模板等。

PDP材料。重点发展玻璃基板、电极浆料、湿化学品、玻璃粉、荧光粉和乙基纤维素等材料，并实现产业化。

电子纸。重点发展微胶囊、油墨、介电材料等。

新型元器件材料。覆铜板材料及电子铜箔；压电与系统信息处理材料；高热导率陶瓷材料和金属复合材料；片式超薄介质高容电子陶瓷材料、电容器材料及高性能电容器薄膜；高端电子浆料；低温共烧陶瓷(LTCC)多层基板；高性能磁性材料等。

电池材料。重点实现以下材料的产业化技术突破：锂电池隔膜，特别是动力锂离子电池隔膜材料；新型电极材料，如磷酸铁锂、钛酸锂、锰酸锂及其他新型正负极材料；新型电解质、溶剂和添加剂，如锂离子电池用的含氟化合物六氟磷酸锂、氟代碳酸乙烯酯、双亚铵锂等。

2.电子元件

物联网配套。发展满足物联网需求的超薄锂离子电池和各种专业传感器，重点发展微型化、集成化、智能化、网络化传感器，研究开发具有无线通信、传感、数据处理功能的无线传感器网络节点；推进传感器由多片向单片集成方向发展，减小产品体积、降低功耗、扩大生产规模。

新能源配套。开发为太阳能光伏、风力发电等新能源产业配套的新型储能电池、超级电容器、功率型电容器、特种功率电阻器以及电力电子用关键电子元件。

新能源汽车配套。大力发展新能源汽车用高效节能无刷电机、高性能磁性元件和动力电池，推动锂离子动力电池的产业化，提高锂离子动力电池安全性，提升循环寿命，降低成本；开发电池管理系统和电池成组技术，开发适合新能源汽车使用的电池系统；推动快速充电技术研发及产业化。

新一代通信技术配套。发展适用于光纤宽带网络的低成本光纤光缆、光纤预制棒及相关光器件；积极研发通信基站用石英晶体振荡器；大力开发新型通信设备用连接器、继电器、滤波器及线缆组件。

其他新型电子元件。发展满足我国汽车及汽车电子制造业配套需求的高质量、高可靠性的电子元件；针对新一代电子整机发展需求，大力发展新型片式化、小型化、集成化、高端电子元件；加强高密度互连板、特种印制板、LED用印制板的产业化，研发印制电子技术和光电印制板并推动产业化；发展为节能环保设备配套的电子元件以及电子元件本身的节能环保和清洁生产技术。

3.电子器件

TFT-LCD。进一步提升液晶面板的透过率和开口率，提高分辨率，扩大可视角度，增加产品的附加值；加快高效节能背光源的研发和应用，在确保产品性能的前提下，简化生产工序，降低生产成本。

PDP。围绕高光效技术(高能效、低成本)、高清晰度技术(三维、动态清晰度、超高清晰度)以及超薄技术方面进行相关技术研发；研究新材料、新工艺、新型驱动电路与控制软件技术来提高PDP产品性能及降低功耗。

OLED。进一步完善PM-OLED的技术并加快产业化进程；开发大尺寸AM-OLED相关技术和工艺集成，加快氧化物基等薄膜晶体管(TFT)的研发及其在AM-OLED中的应用，掌握并逐步完善低温多晶硅技术，推动小尺寸AM-OLED产品实现产业化。

电子纸。推动有源驱动电子纸显示技术与产业化，重点发展大尺寸、触屏式、彩色、柔性有源驱动电子纸显示屏，突破彩色电子纸膜材料制造技术，推动产业化应用。

真空电子器件。重点发展高可靠、高电压、大容量、大电流、长寿命真空开关管及专用真空器件。

激光和红外器件。重点发展大功率半导体激光器、高功率气体激光器、光纤激光器、紫外激光器，推进高性能红外焦平面器件、高分辨率砷化铟镓(InGaAs)探测器产业化。

五、政策措施和建议

(一)加强政府引导，完善产业政策

积极修订完善产业结构调整指导目录、外商投资产业指导目录等产业政策，通过国家政策引导投资方向与重点；对国家鼓励项目的重要进口设备、材料，在国内没有替代产品的情况下，继续保持现有税收优惠政策。积极支持本土电子材料和元器件企业实施“走出去”战略。

(二)发挥财政资金作用，创造良好投融资环境

充分发挥技术改造专项资金、电子发展基金等各类财政资金的引导和带动作用，促进产业发展；推动建立政府导向的产业投资基金，发挥财政资金带动作用，引导社会资源支持产业发展；积极促进企业与资本市场的结合，创造有利于产业发展的投融资环境。

(三)提升产业创新能力，推动产业升级

完善电子材料和元器件行业的创新体系，推动建立国家层面的公共服务平台，为企业创新提供支持；继续推进技术改造，鼓励企业增加技术投入，强化企业的创新基础。进一步促进行业基础研究成果与工程化、产业化的衔接，提升产业核心竞争力。通过组建产业联盟或技术协作联盟等形式，推进产业链上下游合作，开展联合攻关，提高产品技术水平，促进推广应用。积极引导企业转型升级，向精细化、节能环保型发展。

(四)优化产业布局，统筹规划区域发展

针对产业内迁趋势，适时地推动在内陆省份建设新的我国电子材料和元器件产业集中区域，为内陆省份在政策方面争取相关优惠政策。引导行业有序转移，杜绝污染分散，并利用产业转移的机会进行结构调整和产业布局，为行业持续长久发展创造条件。

(五)加强行业管理，促进产业健康发展

完善市场、环保等优胜劣汰机制，通过行业准入，对涉及环境保护和应用安全的产业如锂离子电池、印制电路等行业加强管理，督导企业进一步向规模化和规范化发展，加快推进节能环保和产品质量安全长效机制的建立，确保产业有序健康发展。

(六)重视人才培养，积极参与国际交流合作

围绕电子材料和元器件产业转型升级对专业技术人才的需求，充分发挥行业协会、高等院校、科研院所及各类相关社会机构的作用，为行业的持续发展培养各级各类专业人才。加强国际交往与合作，积极参与国际标准工作，增强我国在国际标准领域的话语权。

国家电子信息制造业“十二五”发展规划

前 言

电子信息制造业是国民经济的战略性、基础性、先导性产业，是加快工业转型升级及国民经济和社会信息化建设的技术支撑与物质基础，是保障国防建设和国家信息安全的重要基石。“十二五”时期是我国坚持走新型工业化道路、加快转变经济发展方式、全面建设小康社会的关键时期，也是电子信息制造业调结构、转方式、增强产业核心竞争力、提升发展质量效益、由大变强的攻坚时期。为贯彻落实《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》，按照《工业转型升级“十二五”规划》、《国民经济和社会发展信息化“十二五”规划》及《信息产业“十二五”发展规划》的总体部署和要求，编制《电子信息制造业“十二五”发展规划》，作为“十二五”期间电子信息制造业发展的指导性文件。

“十一五”发展回顾

“十一五”时期，我国电子信息制造业抓住国家经济社会发展和国际产业转移的重大机遇，克服国际金融危机的不利影响，积极推进结构调整，着力加强自主创新，实现了产业的稳步增长，对经济社会发展的支撑引领作用愈益凸显。

(一)产业规模稳步扩大

2010年，我国规模以上电子信息制造业销售收入达63945亿元，较2005年(31010亿元)翻一番，5年间年均增速超过15%;出口占全国外贸出口的比重一直保持在30%以上;彩电、微型计算机、手机等主要整机产品产量分别达1.2亿台、2.5亿台和10亿部，均占全球总产量40%以上，5年间年均增速分别为7.4%、24.9%和26.9%;规模以上电子信息制造业从业人员达880万人，比2005年增长329万人，占全国工业从业人员比重从2005年的8%提高到10%。

(二)结构调整初见成效

技术升级换代加快，高端产品增速强劲。2010年，平板电视、笔记本电脑占彩电和计算机比重均已超过75%，多条集成电路12英寸线、首条六代液晶面板线建成投产。积极适应网络化、智能化、服务化新趋势，大型整机企业向服务领域延伸，着力发展移动互联网、云计算、物联网等新兴应用。产业集中度明显提高，以百强企业为代表的骨干企业竞争力显著增强。2005年到2010年，电子信息百强企业主营业务收入由9643亿元增长到15354亿元，创造了全行业1/4的销售收入、1/3以上的利润和1/2以上的税收，出现了华为、联想、海尔等销售收入过千亿元的企业。中、西部地区发展步伐加快，2008年至2010年，规模以上电子信息制造业销售收入增速连续3年高于全国平均水平10个百分点以上。

(三)自主创新能力有所增强

国家投入力度不断加大，科技重大专项持续实施，企业为主体的创新体系逐步形成。高世代薄膜晶体管液晶显示屏(TFT-LCD)和等离子显示屏(PDP)面板规模化生产技术取得重大进展，填补了国产平板电视面板空白。中央处理器(CPU)、移动通信芯片等一批中高端集成电路产品取得突破，65纳米先进工艺和高压工艺等特色技术实现量产，三维封装等新型封装技术均有开发和生产应用。高密度离子刻蚀机、大角度离子注入机等集成电路核心制造设备进入生产线。千万亿次高性能计算机研制成功，迈入国际先进行列。时分同步码分多址接入(TD-SCDMA)技术形成完整的产业链体系，实现规模商用，40G超大容量光传输系统领域取得技术突破。数字电视地面传输技术及数字音视频编解码技术达到国际先进水平。标准和知识产权战略有力推进，形成了时分双工长期演进技术(TD-LTE)、数字视频编解码标准(AVS)、数字音频编解码标准(DRA)、地面数字电视传输标准(DTMB)、闪联等一批以自主知识产权为依托的技术标准。2010年全国信息技术领域专利申请总量超过110万件，稳居各行业之首。

(四)产业集聚发展效应明显

长江三角洲、珠江三角洲、环渤海和福厦沿海四大产业集聚区的工业增加值、销售收入、利润和从业人员占全行业比重均已超过80%，建立了高度细化的产业配套分工体系，具备了较为完备的产业配套能力，发展成为影响全球市场的国际化生产制造基地，提升了我国在全球产业链中的地位。中西部承接产业转移能力不断增强，形成了整机制造、光电子、平板显示、太阳能光伏等特色化发展的产业基地，产业集聚效应日益显现。

(五)支撑引领作用愈益凸显

信息技术及产品在推动工业转型升级、促进两化深度融合等方面发挥了积极作用，钢铁、化工、汽车、船舶、航空等主要行业大中型企业数字化设计工具普及率超过60%，关键工序数(自)控化率超过50%，制造技术和信息技术融合步伐进一步加快。信息技术在工业领域深度融合和渗透，汽车电子、机床电子、医疗电子、智能交通、金融电子等量大面广、拉动性强的产品及信息系统发展迅速，为加快推进国民经济与社会信息化建设、保障信息安全提供了重要的技术和产品支撑。

经过五年的发展，我国电子信息制造大国的地位进一步巩固，总体实力跃上新台阶，但产业发展的深层次问题和结构性矛盾仍然突出，主要表现为：关键核心技术受制于人，产业总体上仍处价值链中低端，代工制造和加工贸易所占比重较高，研发投入强度与发达国家相比尚有差距，资源配置较为分散，产业政策环境亟待完善，内需带动机制尚未健全。这些问题和矛盾制约了我国电子信息制造业由大变强，需要在“十二五”时期着力解决。

“十二五”面临的形势

(一)电子信息产业仍是全球竞争的战略重点

电子信息产业具有集聚创新资源与要素的特征，仍是当前全球创新最活跃、带动性最强、渗透性最广的领域。新一代信息技术正在步入加速成长期，带动产业格局深刻变革。国际金融危机以来，不仅美国、日本、欧盟等主要发达国家和地区纷纷将发展电子信息产业提升到国家战略高度，抢占未来技术和产业竞争制高点，巴西、俄罗斯、印度等国也着力发展电子信息产业，增长尤为迅速，竞争在全球范围内更加激烈。

(二)融合创新推动产业格局发生重大变革

信息产业各行业边界逐渐模糊，信息通信技术在各类终端产品中应用日益广泛，云计算、物联网、移动互联网等新兴领域蓬勃发展。价值链重点环节发生转移，组装制造环节附加值日趋减少，国际领先企业纷纷立足内容及服务环节加快产业链整合，以争夺产业链主导权。制造业、软件业、运营业与内容服务业加速融合，新技术、新产品、新模式不断涌现，对传统产业体系带来猛烈冲击，推动产业格局发生重大变革，既为我国带来发展的新机遇、新空间，也使我国面临着新一轮技术及市场垄断的严峻挑战。

(三)工业转型升级催生新的产业增长点

在实现由传统工业化道路向新型工业化道路转变、促进工业结构整体优化升级的进程中，信息技术及产品在工业各领域及生产各环节持续深化应用，综合集成度不断提升，与汽车、船舶、机械装备、新型材料等产品加速融合，为产业发展创造了广阔的市场空间。同时，随着节能环保、高端装备制造、新能源汽车等战略性新兴产业的崛起，信息技术在经济和社会各领域将得到更为深入的应用，形成一批辐射范围广、带动作用强的产业新增长点，为产业持续稳定健康发展提供坚实保障。

(四)国内外市场环境机遇与挑战并存

国际市场规模稳步扩大，新产品、新应用不断涌现，产业发展空间更为广阔;国家信息化建设全面深化，城镇化进程持续加速，市场化程度不断提升，居民收入增长、内需扩张、消费结构升级和市场机制完善，为产业发展提供新动力、新方向。同时，产业发展也面临严峻挑战，人民币升值压力增大，生产成本持续上升，资源和环境承载力不断下降，周边国家和地区同质竞争日益激烈，国际贸易保护势力抬头，以知识产权、低碳环保、产品安全为代表的技术性贸易限制措施被广泛使用，对我国电子信息制造业持续稳定发展造成一定的压力。

“十二五”发展思路和目标

(一)指导思想与发展思路

深入贯彻落实科学发展观，以转型升级为主线，坚持创新引领、应用驱动、融合发展。突破重点领域核心关键技术，夯实产业发展基础，深化信息技术应用，推动军民结合，统筹内外需市场，优化产业布局，着力提升产业核心竞争力，持续引导产业向价值链高端延伸，推动产业由大变强，为加快工业转型升级及国民经济和社会信息化建设提供有力支撑。

——— 以转型升级为主线。加快新一代信息技术研发及产业化进程，培育壮大战略性新兴产业;加强培育自主品牌，提升国际化经营水平，增强产业发展质量与效益;完善重大产业布局，培育龙头骨干企业，提高产业集中度、规模效应及配套协作水平;稳定国际市场，进一步优化贸易结构;积极开拓国内市场，强化内生增长动力。

——— 以创新引领为根本动力。努力突破原始创新，大力推进集成创新，加强消化吸收再创新，不断完善以企业为主体的产业创新体系，形成完整创新链条，提升成果产业化效率;以国家科技重大专项及重大工程为抓手，加大研发投入，着力攻克一批核心关键技术。

——— 以应用驱动为关键支撑。加强信息技术推广应用，改造提升传统产业;重点发展工业控制、机床电子、汽车电子、医疗电子、金融电子、电力电子等量大面广、拉动作用强的产品，形成产业新增长点;加快培育战略性新兴领域，形成一批可快速带动产业增长的关键应用。

——— 以融合发展为重要途径。积极推进制造业向服务延伸，推动产品制造与软件和信息服务融合、制造业与运营业融合，大量催生新产品、新业态，鼓励引导商业模式创新;引导并加快产业链垂直整合进程，促进资源优化重组;推动军民技术互通互用，加快军民融合发展。

(二)发展目标

1.结构目标

“十二五”期间，我国规模以上电子信息制造业销售收入年均增速保持在10%左右，2015年超过10万亿元;工业增加值年均增长超过12%;电子信息制造业中的战略性新兴领域销售收入年均增长25%。稳步推进加工贸易转型升级，鼓励加工贸易企业延长产业链、提升产品附加值，一般贸易比重不断增加。显著增强骨干企业核心竞争力及自主品牌市场影响力，形成5到8家销售收入过千亿元的大型骨干企业，努力培育销售收入过5000亿元的大企业。打造一批具有国际影响力、特色鲜明、配套合理的新型工业化产业示范基地和产业园区。军民融合发展取得新进展。

2.创新目标

百强企业研发投入占销售收入比重超过5%;信息技术领域发明专利申请累计总量达到130万件左右;在集成电路、新型显示器件、关键元器件、重要电子材料及电子专用设备仪器等领域突破一批核心关键技术。集成电路产品满足国内市场需求近30%，芯片制造业规模生产技术达到12英寸、32/28纳米工艺;平板电视面板自给率80%以上;建立完善TD-LTE产业体系。

3.节能环保目标

显著提升计算机、电视机等整机产品能效;生产过程能源、资源消耗进一步降低，太阳能级多晶硅生产平均综合电耗低于120千瓦时/公斤，印制电路行业铜回收再利用率提高到80%以上、水回收再利用率提高至30%以上;有效控制铅、汞、镉等有毒有害物质使用;废弃电器电子产品回收处理和再利用率显著提高。

主要任务与发展重点

(一)主要任务

1.集中突破核心关键技术，全面提升产业核心竞争力

追踪和把握新一代信息技术重点方向及产业机遇，以企业为主体，坚持产学研用相结合，完善创新体系、增强创新能力，集中力量和资源突破核心关键技术。以整机需求为导向，大力开发高性能集成电路产品;加快发展新型平板显示、传感器等关键元器件，提高专用电子设备、仪器及材料的配套支撑能力;以新一代移动通信、下一代互联网、物联网、云计算等领域自主技术为基础，推动计算机、通信设备及视听产品升级换代;推进军民融合发展，加速军民共用电子信息技术开发和转化。

2.着力发展战略性新兴领域，培育产业新增长点

紧密结合产业转型升级的趋势，统筹考虑市场需求和支撑条件，引领新兴产业发展。以新一代网络通信系统设备及智能终端、高性能集成电路、新型显示、云计算、物联网、数字家庭、关键电子元器件和材料七大领域作为战略性新兴领域，以重大工程应用为带动，加速创新成果产业化进程，打造完整产业链，培育一批辐射面广、带动力强的新增长点。

3.推动企业做大做强，构建合理分工体系

加大企业技术改造力度，建立健全企业技术改造长效机制，提升企业效率效益。鼓励和引导企业兼并重组，支持龙头骨干企业开展并购。大力推动产业链整合，提高产业链管控及运作水平，强化产业链整体竞争力。以资本为纽带推进资源整合及产业融合，加快发展和形成一批拥有自主知识产权、创新能力突出、品牌知名度高、国际竞争力强的跨国大公司。促进中小企业向“专、精、特、新”方向发展，与大企业共同构建合理分工体系。探索创新合作机制，加强企业间的联合与协作，推动形成密切合作的研发体系，支持组建产业联盟。

4.优化产业空间布局，加快形成区域新增长极

继续发挥东部地区的辐射带动作用，增强珠三角、长三角、环渤海和福厦沿海等优势地区的集聚效应，率先实现产业转型升级。支持中西部地区和东北等老工业基地立足自身优势，积极吸引国外投资，因地制宜地承接东部产业转移，切实增强研发能力，提高在产业分工体系和价值链中的地位。形成东、中、西部优势互补、良性互动、特色突出、协调发展的产业格局，培育一批具有较强辐射带动作用的新型工业化产业示范基地，加快推动中西部地区形成新增长极。

5.统筹利用国内外市场资源，促进产业均衡发展

充分利用国内信息化、城镇化建设机遇，大力挖掘电子信息产品的行业应用市场，不断满足城乡消费者的多样化需求。积极拓展国际市场，持续优化出口结构，加大新兴市场开发力度，推动出口市场多元化。大力实施“走出去”战略，通过资金扶持、信用担保、完善通关服务等手段，鼓励有条件的骨干企业在境外设立分支机构、拓宽市场渠道、建立研发中心，与海外科技企业和研发机构开展多层次合作，增强国际竞争力。

6.积极推进绿色制造，实现产业持续健康发展

突出“源头控制”与“末端治理”，构建产品全生命周期绿色化发展模式。建设产业绿色发展技术支持和公共服务平台，加强节能清洁生产技术和工艺的研发。针对各行业特点，建立环境影响评价体系和能效标准体系。提升低碳环保电子产品的标准和检测水平，减少有毒有害物质使用。严格控制“三废”排放，鼓励开展电子产品回收、处理和再利用。

7.深化信息技术应用，服务经济社会发展

支持信息技术企业与传统工业企业开展多层次合作，推进信息技术和产品在工业各领域的广泛应用，提升工业研发设计、生产制造、营销服务等环节的自动化、智能化和信息化水平，支持应用电子产品和系统的研发及产业化，切实推动两化深度融合。推进信息技术和产品在交通、能源、水利、环保等领域的深度应用，加快国计民生重要领域基础设施智能化进程;大力推进信息技术和产品在医疗卫生、交通运输、文化教育、就业和社会保障等领域的广泛应用，提高公共服务水平。

8.完善公共服务体系，优化产业发展环境

围绕基础产业和战略性新兴产业的发展，着力构建集成电路、平板显示、数字家庭、云计算、物联网、太阳能光伏、绿色照明等专业性公共服务平台，提供技术研发、成果转化、资本运作、知识产权、标准制定、产品检测、资质认证、人才服务、企业孵化和品牌推广等专业服务;加强产用合作，依托行业组织，推动重点工业领域信息技术应用平台建设，提供共性技术支持和公共服务;依托产业基地和专业园区，建设特色的区域性公共服务体系，引导和加强电子信息产业聚集区配套服务体系建设。

(二)发展重点

1.计算机

加快计算机前沿技术创新，实现核心技术和关键领域的突破，进一步增强计算机产品自主研发、工业设计和主板制造能力，提升产业核心竞争力。把握移动互联网发展趋势，大力发展具备轻薄便携、低功耗、触控、高清与三维显示等特点的笔记本计算机、平板计算机等移动智能终端，以及大屏幕、触摸型一体式等新型计算机;促进“终端+应用+服务”的产业链整合，推动整机企业向服务延伸。加强计算机外部设备及耗材产品研发和产业化，发展彩色网络激光打印机、扫描仪、投影仪、闪存以及智能娱乐教育等产品。大力支持高安全性工业控制计算机、工控产品及系统的研发与应用，加快研究新一代工业控制计算机体系结构，积极开展工业控制计算机软硬件基础平台和安全性、可靠性技术等研究，提升我国工控产品及系统竞争力，在过程控制、安全生产、节能降耗、环境监控、智能交通、智能建筑、智能电网等领域推动工控产品及系统的应用。加快安全可靠计算机研发与应用，加强信息安全技术研究，大力推进网络安全、可信计算、数据安全等信息安全产品的研发与产业化。

以云计算应用需求为牵引，重点突破虚拟化、负载均衡、云存储以及绿色节能等云计算核心技术，支持适于云计算的服务器产品、网络设备、存储系统、云服务终端等云计算关键产品的研发及产业化，建立配套完整的云计算相关产业链，为云计算规模化示范应用提供完整的设备解决方案，完善云计算公共服务体系。加强物联网技术研发，突破物联网感知信息采集、传输、处理、反馈控制等关键技术，支持无线射频识别(RFID)、编码识别设备、传感及处理控制节点等重点产品的研发与产业化，建立完善物联网标准体系，推动物联网应用。面向下一代互联网发展需求，重点支持高性能路由器、大容量汇聚交换设备、智能网关等网络关键设备研发与产业化，加快推进自主知识产权技术标准的国际化。

2.通信设备

紧抓新一代通信网络建设和移动互联网快速发展机遇，加大TD-SCDMA终端研发力度，推进长期演进技术及增强型长期演进技术(LTE/LTE-Advanced)研发和产业化。研究LTE/LTE-Advanced在应用过程中无线及网络组织的关键技术、网络演进、多技术协调等技术解决方案，推动新型绿色基站、无线网络组网、无线网络节能减排等关键技术与产品研发，推进TD-SCDMA/LTE/LTE-Advanced在数字城市、农村信息化等重点领域的应用示范。加速推动移动互联网相关技术产品和业务应用的研发与产业化进程，重点支持新型移动互联网终端、终端核心芯片、操作系统和中间件等关键技术和产品，以及IP承载网、接入感知与控制、移动互联网平台与资源关键技术研发与产业化。支持多模、多频终端芯片及高效能、低成本终端，IPv6/v4双栈网络设备和终端、网络测试专用仪器、天线等关键配套产业体系。

推进智能光网络和大容量、高速率、长距离光传输、光纤接入(FTTx)等技术和产品的发展。重点支持N×100G比特/秒波分多路复用(WDM)高速光传输设备，N×T比特/秒交叉容量的光传送网/分组传送网(OTN/PTN)大容量组网调度光传输设备，支持智能控制平面的光交换设备、光传输设备的研发与产业化;支持10G无源光网络(PON)局侧设备和光网络单元、PON互通性测试系统的研发与产业化;支持高速相干光接收、超大功率低噪声光放大、波长选择性光交换等高端模块，高速激光芯片、光多片集成组件、光电集成芯片、高速数模芯片等高端芯片的研发。

推进宽带无线接入、多媒体数字集群及数字对讲技术和产业的发展。支持广域覆盖低成本宽带接入、超高速无线局域、面向专网应用的数字集群通信和数字对讲技术和产品的研发及产业化，加快推动无线局域网鉴别和保密基础结构(WAPI)技术的产业链成熟和更广泛应用。推广在政府事务、公共安全、能源、物流、交通运输、现代农业等重点领域和行业的应用示范，提升相关技术产品在资源动态分配、管理和调度，协同干扰降噪，负载均衡，自适应和自组网，网络安全和信息保密等方面的能力，建设面向行业领域的专用通信系统完整产业链。积极推进基于北斗卫星通信导航系统的相关产品研发及产业化和推广应用。

3.数字视听

加快推动彩电业转型升级，加强新型背光技术、三维(3D)技术、激光技术、节能技术的研发及应用，提升核心技术掌控能力。加快发展3D电视、互联网电视、智能电视等新型产品，不断提升产品附加值。支持整机龙头企业向面板、模组等中、上游领域延伸，支持彩电产业配套的核心芯片、软件、关键器件、一体化模组、专用设备研发及产业化，推进终端制造业与内容服务业融合发展，提升平板电视全产业链竞争力。重点支持数字家庭智能终端、互联网关、多业务系统及应用支撑平台的研发及产业化;支持智能化、网络化视频监控设备及应用系统的研发与应用;大力推进数字家庭示范应用和数字家庭产业基地建设。加快推动地面数字电视接收机普及，支持AVS、DRA等自主音视频标准的应用，进一步推动地面数字电视标准的国内外应用。支持数字电视演播室设备、发射设备、传输设备、接收设备发展，鼓励发展高密度激光视盘机、数字音响系统、数字电影设备，推动视听产业向数字化、网络化、智能化和节能环保方向发展。支持骨干企业加强质量品牌建设和国际化经营，打造具有全球竞争力的龙头企业和知名品牌。

专栏1：整机价值链提升工程

产品创新。支持基于移动互联网业务的计算机、通信设备及终端创新，以及基于云计算的产品创新、技术创新和模式创新;支持高端服务器、网络存储系统等关键产品的研发和产业化，推动绿色智能数据中心关键设备及各类终端产品的研发与产业化;支持网络化、智能化、节能型数字电视产品和3D电视研发及产业化;支持多屏融合的数字家庭智能终端研发及产业化;推进下一代地面数字电视传输体系关键技术和系统技术研究，建设多业务平台;支持整机产品深度参与配套芯片研发及产业化。

模式创新。推动大型电子信息产品制造企业向服务领域延伸，加强设计、制造、服务融合互动，围绕核心价值环节促进产业链整合;抓住云计算、移动互联网等新兴应用快速发展契机，开拓增值服务，创新商业模式;健全产业公共服务体系，推进开放式运营平台、内容服务平台、网络服务平台、产品测试认证平台及知识产权服务平台建设。

品牌建设。支持数字视听、计算机和通信设备制造企业建设自主品牌，提升国产设备及终端的国际竞争力;引导企业加强产品质量管理，完善产品质量管理体系，提升品牌形象;鼓励企业加强国际战略合作，加快建设安全可控的市场渠道;制定知识产权战略，推动自主知识产权标准的产业化和国际化应用。

4.集成电路

以重点整机和重大信息化应用为牵引，加强技术创新、模式创新和制度创新，着力发展设计业，壮大芯片制造业，提升封装测试水平，增强关键设备、仪器及材料自主开发能力，推动集成电路产业做大做强。着力发展芯片设计业，开发高性能集成电路产品。围绕移动互联网、信息家电、物联网、智能电网和云计算等战略性新兴产业和重点领域的应用需求，突破CPU/数字信号处理器(DSP)/存储器等高端通用芯片，重点开发网络通信芯片、数模混合芯片、信息安全芯片、数字电视芯片、RFID芯片、传感器芯片、汽车电子芯片等量大面广产品，以及两化融合、战略性新兴产业重点领域的专用集成电路产品，形成系统方案解决能力。壮大芯片制造业规模，增强先进和特色工艺能力。持续支持12英寸先进工艺制造线和8英寸/6英寸特色工艺制造线的技术升级和产能扩充。加快45纳米及以下制造工艺技术的研发与应用，加强标准工艺、特色工艺模块开发和IP核的开发。提升封测业层次和能力，发展先进封测技术和产品。顺应集成电路产品向功能多样化的重要发展方向，大力发展先进封装和测试技术，推进高密度堆叠型三维封装产品的进程，支持封装工艺技术升级和产能扩充。提高测试技术水平和产业规模。完善产业链，突破关键专用设备、仪器、材料和电子设计自动化(EDA)工具。推进8英寸集成电路设备的产业化进程，支持12英寸集成电路生产设备、材料、工具、仪器的研发，形成成套工艺，推动国产装备在生产线上规模应用，推进集成电路产业链各环节的紧密协作，建立试验平台，加快产业化。

5.关键电子元器件

大力发展基于表面贴装技术(SMT)的新型片式元件，积极支持基于微电子机械系统(MEMS)技术的新型元器件和基于低温共烧陶瓷(LTCC)技术的无源集成元件的研发和产业化。努力发展汽车电子系统所需的继电器、连接器、微电机、超级电容器等关键电子元件;加快为新能源汽车配套的镍氢电池、动力型锂离子电池及电池管理系统、电池成组技术的研发和产业化。围绕新一代通信技术发展，推动低成本光纤光缆、光器件、频率器件、数字音频声器件和混合集成电路等产业的发展。积极开发物联网、新能源、高端装备等战略性新兴产业发展所需的高性能高可靠传感器、电力电子功率元件、超薄锂离子电池、专用真空电子器件等产品。加快发展高密度互连板、特种印制板、发光二极管(LED)用印制板及现代光学所需的红外焦平面探测器、紫外探测器、微光像增强器等关键核心器件。在着眼于当前成熟技术发展的同时，密切关注未来技术发展趋势，准确把握创新性技术方向，优先支持创新性、共性技术研发，为产业可持续发展提供技术储备，为电子信息制造业的结构调整、产业升级、发展方式转变奠定重要的技术和产业基础。

6.电子材料

半导体材料重点发展硅材料、化合物半导体材料、氮化镓和碳化硅等衬底材料、外延用原料、高性能陶瓷基板;高端LED封装材料，高亮度、大功率LED芯片材料;新型电力电子器件用关键材料;石墨和碳素系列保温材料。光电子材料重点发展高世代液晶显示屏(LCD)用玻璃基板，偏光片、彩色滤光片、液晶等相关材料，大尺寸靶材，高纯电子气体和试剂;有机发光显示器(OLED)用高纯有机材料、导电玻璃基板、封装材料、高精度掩模板等;PDP用玻璃基板及电极浆料、湿化学品、玻璃粉、荧光粉等配套材料;电子纸用微胶囊、油墨、介电材料;发展大尺寸锗系材料、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、碳化硅(SiC)红外材料，满足制造高端光电子产品需求。电子元器件用覆铜板、电子铜箔、压电与系统信息处理材料、高热导率陶瓷材料和金属复合材料、小型锂电池和动力锂电池材料、片式超薄介质高容电子陶瓷材料及电容器材料、高性能电容器薄膜、高端电子浆料、LTCC多层基板、高性能磁性材料等。重点突破高端配套应用市场，提高产品附加值和技术含量，增强电子材料行业发展的质量和效益，支撑下游产业跨越式发展。

7.新型显示器件

液晶显示器件方面，重点提升薄膜晶体管(TFT)性能，提高载流子迁移率和液晶面板的透过率，降低生产成本。等离子显示器件方面，围绕高光效技术、高清晰度技术以及超薄技术进行相关技术研发，研究新材料、新工艺来提高PDP产品性能。有机发光显示器件方面，推进中小尺寸OLED的技术开发和产业化应用，研究大尺寸OLED相关技术和工艺集成。电子纸方面，推动有源驱动电子纸显示技术开发与产业化，重点发展大尺寸、触屏式、彩色、柔性有源驱动电子纸显示屏。积极研发触摸屏、三维显示等新技术新产品，促进其产业化。发展激光显示等特色显示技术。推动OLED照明技术和产品开发。大力发展平板显示器件生产设备和测试仪器，形成整机需求为牵引、面板产业为龙头、材料及设备仪器为基础、产业链各环节协调发展的良好态势。力争到“十二五”末，我国新型显示产业达到国际先进水平，全面支撑我国彩电产业转型升级。

8.电子专用设备和仪器

电子专用设备方面，重点发展8英寸和12英寸半导体级单晶生长、切割、磨片、抛光设备，8英寸集成电路成套生产线设备，推进12英寸集成电路关键设备产业化;积极推动多晶硅、单晶硅生长、切割设备，全自动晶硅太阳能电池生产线设备、薄膜太阳能电池生产设备研发和产业化，重点突破高亮度LED芯片生产线设备和后封装设备;大力发展新型元件生产设备和表面贴装设备。电子仪器方面，着重研发半导体和集成电路测试仪器，通信与网络测试仪器，高性能微波/毫米波测试仪器，数字电视及数字音视频测试仪器，物联网测试仪器，新型电子元器件测试仪器，高性能通用电子测试仪器，时间、频率测试仪器以及医疗、环保、农业、矿山等电子应用仪器。夯实产业发展基础，提升产业核心竞争力和可持续发展能力。

9.发光二极管(LED)

突破产业链薄弱环节，提升高亮度、功率型LED外延片及芯片技术水平和产业化能力，增强产业自主发展能力。加强对封装结构设计、新封装材料、新工艺、荧光粉性能、多基色荧光粉、散热机理的研究，着力提高器件封装的取光效率、荧光粉效率和散热性能，增强功率型LED器件封装能力。加快LED上游原材料如衬底、金属有机化合物(MO)源、超高纯气体、荧光粉、高性能环氧树脂、有机硅胶的研发和产业化，实现金属有机化学气相沉积设备(MOCVD)等关键生产设备和仪器的量产和应用，提高产业配套能力，完善LED产业链。推进景观照明、液晶显示背光源、户外大屏幕显示以及室内商业照明等应用。加快LED相关基础标准、产品标准制定，完善LED标准体系。增强产品标准符合性检测，加快国家级LED器件、光源检测机构的建设，提高检测水平和服务能力。强化行业引导和管理，促进LED产业健康科学有序发展。

10.太阳能光伏

重点支持高质量、低能耗、低成本、副产物综合利用率高的太阳能级多晶硅生产。发展高效、低成本、低能耗硅锭生产技术，突破薄型化硅片切割技术，提高硅片质量。支持高效率、低成本、长寿命太阳能电池的研发与产业化，加快超高效太阳能电池、新型聚光电池、薄膜电池开发与应用。鼓励光伏用逆变器、控制器和储能系统等产品及技术研发。重点发展等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、激光切割、刻蚀、丝网印刷以及封装检测等设备，鼓励开发晶硅和薄膜太阳能电池成套设备生产线。积极发展光伏建筑一体化(BIPV)组件生产技术，扩大建筑附着光伏(BAPV)组件应用范围。大力发展坩埚、高纯石墨、碳碳复合材料、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)胶、电子浆料、线切割液、导电氧化物薄膜(TCO)玻璃等配套材料。

鼓励光伏企业加强系统集成及应用拓展，积极关注离网应用市场和新兴并网应用市场，支持小型光伏系统、分布式光伏系统、离网系统研发及应用。支持有能力的企事业单位建设国家级光伏技术研发平台、产品检测认证平台、公共服务平台，开展产品检测、系统工程验收、专利池建设、标准制定推广、关键共性技术研发等公共性服务。支持骨干企业增强技术创新能力，提高生产工艺水平，降低光伏发电成本，拓展光伏应用市场，提升我国光伏产业的核心竞争力。

专栏2：基础电子产业跃升工程

集成电路。突破高性能CPU、移动通信芯片、DSP等高端通用芯片，移动互联、数模混合、信息安全、数字电视、射频识别等量大面广芯片以及重点领域的专用芯片。持续支持12英寸先进工艺制造线的建设和8英寸/6英寸工艺制造线的改造升级。加快先进生产线和特色生产线工艺技术升级及产能扩充，提高先进封装工艺和测试水平。进一步完善产业链，增强刻蚀机、离子注入机、互联镀铜设备、外延炉、光刻匀胶显影设备等8～12英寸集成电路生产线关键设备、仪器和材料的自主开发和供给能力，支持大生产线规模应用。加快提升国家级集成电路研发公共服务平台水平和能力，组织多种形态的技术创新平台。

关键电子元器件和材料。重点支持微电子器件、光电子器件、MEMS器件、半导体功率器件、电力电子器件、RFID模块及器件、绿色电池、片式阻容感、机电组件、电声器件、智能传感器、印刷电路板产品的技术升级及设备工艺研发，有效支撑物联网发展。积极发展半导体材料、太阳能光伏材料、光电子材料，压电与声光材料、电子功能陶瓷、磁性材料、电池材料和传感器材料，以及用于支撑、装联和封装等使用的金属材料、非金属材料、高分子材料等。

新型平板显示。重点支持6代以上尺寸TFT-LCD显示面板关键技术和新工艺开发，实施玻璃基板等关键配套材料和核心生产设备产业化项目，完善配套产业链。突破PDP高光效技术(高能效、低成本)、高清晰度技术(三维、动态清晰度、超高清晰度)以及超薄技术，提高PDP产品性能。开展高迁移率TFT驱动基板技术开发，攻克OLED有机成膜、器件封装等关键工艺技术，攻克低温多晶硅(LTPS)技术，加强关键材料及设备的国产化配套。围绕移动终端等需求，重点开发触摸屏功能、宽视角、高分辨率、轻薄节能的小尺寸显示产品。开展三维显示、电子纸、激光显示等新技术研发和产业化。

发光二极管(LED)。重点突破外延生长、芯片制造关键技术，提高外延片和高端芯片的国内供给能力。增强功率型LED器件封装能力，加大对封装结构设计、新封装材料、新工艺、荧光粉性能、散热机理的研究与开发。进一步完善产业链，加快实现国产MOCVD设备的量产，推进衬底材料、高纯MO源，高性能环氧树脂以及高效荧光粉等研发和产业化。加快检测平台建设，制定和完善LED相关标准，推进知识产权建设。

太阳能光伏。支持多晶硅行业节能降耗和高质、高效、低成本太阳能电池的产业化，鼓励新型太阳能电池和高质低成本多晶硅工艺技术研发。全面提升装备技术水平，突破平板式PECVD、全自动丝网印刷机、高效切割机等设备瓶颈。支持控制器、逆变器等配套部件和石墨、坩埚、电子浆料、TCO玻璃等配套材料的研发及产业化。支持多样化、宽领域的太阳能光伏应用，拓展离网应用市场和新兴并网市场。

11.信息技术应用

推动信息技术在各领域的广泛应用，加强产用合作，促进两化深度融合，进一步提升产业为国民经济和社会发展支撑服务的能力。应用信息技术改造和提升传统产业，以研发设计、流程控制、企业管理、市场营销、人力资源开发等关键环节为突破口，支持信息技术企业与传统工业企业开展多层次合作，提高工业自动化、智能化和管理现代化水平，推动综合集成应用与业务协同创新，加快制造与服务融合发展，促进资源节约型生产方式的形成。加大信息技术在农业生产、经营管理和服务各环节的应用，促进农业集成化信息管理，提高精准农业技术水平，提高农业生产效率。结合国家改善民生相关工程的实施，加强信息技术在交通运输、医疗卫生、文化教育、就业和社会保障等领域应用，带动电子信息产品及相关服务发展。大力发展应用电子产品，针对工业控制、机床电子、汽车电子、医疗电子、金融电子、电力电子等量大面广、带动性强的应用电子领域，加大研发投入，突破关键技术，努力实现产业化，形成新的增长点。

专栏3：重点应用电子产品

工业控制。加强分布式控制系统、可编程控制器、控制芯片、传感器、驱动执行机构、触摸屏等产品的研制，提升工业控制的集成化、智能化水平。

机床电子。突破高档数控系统现场总线、通信协议、高精度高速控制和数字化高速伺服驱动等技术，大力发展中高档数控系统;加强机床电子功能部件(包括电主轴、电动刀架、检测装置、测试设备、机床电器等)研发和应用。

汽车电子。重点支持汽车电子电气专用元器件、车用芯片、车载信息平台和网络、动力电池和管理控制系统、动力总成控制系统、驱动电机控制、底盘控制、车身控制、车载电子、汽车安全等关键技术和产品的研发与规模化应用。

医疗电子。重点突破数字化医学影像诊断、临床检验与无创检测诊断、数字化医院及协同医疗卫生系统、便携式医疗电子设备、康复治疗设备、器官功能辅助替代医疗电子设备、精准智能手术设备、治疗微系统、医用传感器等先进医疗电子产品的自主研制。

金融电子。重点支持金融IC卡、移动支付终端、税控收款机、自动存/取款机、清分机、金融自助服务设备等产品开发和规模化应用，提升金融信息化水平，保障金融安全。

电力电子。大力推进绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)、快速恢复二极管(FRD)等高频场控电力电子芯片和模块的技术创新与产业化;重点解决高阻区熔硅单晶、陶瓷复铜板、铝碳化硅基板、结构件等制造技术;积极开展宽禁带半导体材料(碳化硅和氮化镓)和器件的研发及产业化。支持高功率密度、高性能的电力电子装置的研究与开发。建立国家级的高频场控电力电子器件的检测测试平台，制定和完善电力电子器件标准。

保障措施

(一)健全产业政策法规体系，完善产业发展环境

贯彻落实《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》(国发[2010]32号)，围绕新一代信息技术产业重点领域，制定相关配套政策措施。加快出台《国务院关于印发<进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策>的通知》(国发[2011]4号)的实施细则。研究完善扶持平板显示产业发展的相关政策。落实《多晶硅产业准入条件》，加强对行业发展的指导。落实《废弃电器电子产品回收处理管理条例》，研究制定配套行业政策。完善促进信息技术推广应用的政策环境，推动安全可控的软硬件产品开发和应用。进一步落实扩大内需政策，继续做好家电下乡、家电以旧换新工作，研究制定家电下乡后续政策措施，建设完善家电产品售后维修服务体系。推动制定国内光伏发电上网电价政策实施。积极推广LED、OLED节能照明产品。营造芯片、整机、系统互动的产业生态环境，推进电子专用设备首台套的应用和推广。

(二)提高财政资金使用效率，增强产业创新能力

加大技术改造专项资金投入，对核心关键领域重大项目给予重点支持。加快实施“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”、“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”、“新一代宽带无线移动通信网”等国家科技重大专项，进一步明确资金支持重点，加强产业链配套。充分利用电子信息产业发展基金等专项资金，支持产业核心关键技术研发和产业化，推进重点产品示范应用。加大对信息技术应用的资金支持力度，重点支持安全可控信息技术及产品的行业应用。落实战略性新兴产业专项资金，细化电子信息领域资金使用方案。落实国家扶持中小企业的各项金融政策，支持金融机构为中小企业提供更多融资服务。

(三)引导产业有序转移，促进区域协调发展

充分发挥行业管理部门、地方政府在产业转移和合作中的引导作用，以及市场在资源配置方面的基础性作用，加强规划、资源和市场的对接，研究制定电子信息制造业产业转移与合作的相关政策，建立健全“部省对接、协同推进”的合作机制。推动珠三角、长三角、环渤海和福厦沿海等优势地区向研发设计、服务等产业价值链高端延伸，发挥优势地区辐射带动作用;立足产业承接地区自身特色优势，统筹重大项目在中西部地区和东北等老工业基地的合理布局，引导产业有序转移。促进新型工业化产业示范基地和产业园区建设，促进区域协调发展。

(四)推动企业兼并重组，优化产业组织结构

完善促进企业兼并重组的政策体系，以产业政策为引导、以产业发展的重点关键领域为切入点、以国家重大工程为带动，积极推动企业兼并重组取得显著进展。推动设立产业投资基金，重点关注重大生产力布局，鼓励龙头骨干企业开展海外兼并重组和技术收购。建立健全中小企业服务体系，培养一批“专、精、特、新”的中小企业，形成大中小企业优势互补、协调发展的产业组织体系。支持AVS、闪联、数字家庭、太阳能光伏、OLED等产业联盟发展，围绕移动互联网、云计算、物联网、半导体照明等新兴领域加强产业创新联盟建设。

(五)实施知识产权战略和标准战略，提升产业竞争优势

全面落实《国家知识产权战略纲要》，引导企业将技术创新、知识产权保护、标准制定相结合，提升产业竞争优势。建设和完善电子信息领域知识产权公共服务平台，定期发布各重点领域知识产权态势，促进企业提高创造、保护、运用和管理知识产权的水平。加快建立电子信息产业知识产权预警机制，加强知识产权信息采集，及时发布知识产权相关报告，提升行业知识产权预警能力。加强电子信息领域标准化技术组织建设，继续以企业为主体制定标准，充分发挥标准化相关组织、相关协会、研究单位等各方面的作用，提高标准化工作水平。针对新一代信息技术产业发展，加快研究制定相应技术标准，增强标准服务产业发展的能力。加强重点领域军民标准资源共享建设，推动技术和标准的双向应用。推动更多的自主创新技术标准成为国际标准，提升在国际标准制定中的话语权。组织重点产品标准化试点示范，加强技术标准与检测认证的联动。

(六)加强创新人才引进和培养，加快专业人才队伍建设

电子元器件与电路基础 篇3

任何一台电子仪器、仪表或电子产品, 都是由各种元器件、电子模块、接插件、线缆连接组装而成的。焊接是电子安装工艺中的重要环节, 虽然机械自动化的焊接设备、先进的焊接技术在电子产品的组装、焊接中起到了非常重要的作用, 但在补焊、组装、调试、维修电子电路时, 手工焊接技术是基本技能。

1 锡焊机理

焊接是通过熔融的焊料合金与两个被焊接金属表面之间生成金属间合金层, 从而实现两个被焊接金属之间电气与机械连接的焊接技术。在手工焊接中, 常用的焊料是松香芯焊锡丝。

锡焊过程实际上是焊料、焊剂、焊件在焊接加热的作用下, 相互间所发生的物理—化学过程。在焊接过程中, 熔融焊料在被焊金属表面形成焊点的过程可分为三个阶段:润湿阶段、扩散阶段和合金层生成阶段。

在焊点形成过程中, 熔融焊料在被焊件的金属表面充分铺展, 这一过程即为润湿过程。焊点发生润湿现象的同时还伴随着扩散现象, 当温度足够高时, 液体焊料和固态焊件金属之间发生原子扩散, 扩散速度和扩散量受温度和时间的影响。

扩散阶段在焊料和焊件的交界处形成一层金属化合物, 即合金层。合金层可使不同的金属材料牢固地连接在一起。焊接的好坏很大程度上取决于合金层的质量。理想的焊接点在结构上必须具有一层比较严格的合金层, 否则, 将容易出现虚焊、假焊现象[1]。

2 焊前准备工作

在进行印制电路板手工焊接前要做好以下准备工作:

(1) 熟悉电路。熟悉所焊电路装配图, 检查元器件型号、规格及数量是否符合图纸要求, 做好相关准备工作。

(2) 准备工具。根据被焊器件的大小, 准备好电烙铁、吸锡器以及镊子、螺丝刀、斜口钳、尖嘴钳、焊料、焊剂等辅助工具。印制电路板的焊接一般使用内热式电烙铁, 采用握笔法焊接方式。

(3) 清洁焊件。金属焊件表面的杂质会严重影响金属焊件与焊锡之间合金薄层的形成。在焊接前, 首先要做好焊件表面的清洁工作, 去除金属焊件表面的氧化膜、污垢等杂质。当氧化程度严重时, 还需采用机械或化学等方法清除。

(4) 给焊件镀锡。将清除干净的焊件表面用烙铁镀上一层焊锡。镀上的焊锡分布要均匀、全面, 不能太厚和出现不规则的形状。

3 手工焊接操作法

手工焊接分为准备施焊、加热焊件、送焊锡丝、移开焊锡丝、移开电烙铁头五个步骤, 如图一所示。下面分别讲解各步骤的操作关键点:

(1) 准备施焊:左手拿焊锡丝, 右手拿电烙铁, 烙铁头应保持干净, 并上锡, 处于随时可施焊的状态。

(2) 加热焊件:烙铁尖先送到焊接处, 注意烙铁尖应同时接触焊盘和元器件引线, 元器件的引线和焊盘都要均匀受热。

(3) 送焊锡丝:加热焊件达到一定温度后, 焊锡丝从烙铁对面接触焊件, 注意不是直接接触电烙铁。焊盘和引线被融化了的助焊剂所浸润, 除掉表面的氧化层, 焊料在焊盘和引线连接处呈锥状, 形成理想的无缺陷的焊点。

(4) 移开焊锡丝:当焊锡丝溶化一定量后, 立即移开焊锡丝。

(5) 移开电烙铁:焊锡浸润焊盘或焊件的施焊部位后, 移开烙铁。

对于小热容量焊件而言, 整个焊接过程应在3~4秒完成。

4 印制电路板中元器件的焊接

印制电路板可实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘, 提供所要求的电气特性, 为元件插装、检查、维修提供识别字符和图形。

在焊接电路板时, 元器件安装顺序应根据电路的实际情况灵活操作, 一般来说, 应遵循由低到高, 由小到大的原则。元器件安装要求整齐美观, 型号数值朝外, 便于检查。

4.1 元器件成型

根据焊点间的距离及电路板元件布局, 来确定元件的安装方式, 有立式和卧式两种。立式安装元器件所占面积小, 一般用于元器件排列密集的情况。卧式安装机械稳定性好、排列整齐、元器件跨距大, 一般用于有足够空间的情况。元器件的引脚不得从根部弯折, 防止损坏元器件, 要用镊子夹住元器件引脚, 距离根部2~3mm处再弯折成型。同时放置元器件时, 不要使元器件与电路板紧贴, 留有1~2mm间隙, 有利于元器件散热。

4.2 元器件焊接注意事项

(1) 电阻器焊接:要求标记向上, 文字方向一致, 装完同一种规格后再装另一种规格, 尽量使电阻高低一致。

(2) 电容器焊接:注意有极性电容器的“+”与“-”极不能接错, 电容器上的标记方向要易看可见。先装玻璃釉电容器、有机介质电容器、瓷介电容器, 最后装电解电容器。

(3) 二极管焊接:二极管是有正负极性的, 放置时注意二极管的正负极。焊接立式二极管时, 对最短引脚焊接时间不能超过2秒。

(4) 三极管焊接:注意b、c、e三个引脚位置插接正确, 焊接时间尽可能短, 焊接时用镊子夹住管脚, 以利于散热。

(5) 集成电路的焊接:根据图纸要求, 检查芯片型号、引脚及放置位置是否符合要求。焊接时应先焊对角线的两只引脚, 使其定位, 然后再从左到右、自上而下逐个焊接。焊接CMOS集成电路时, 为避免由于静电感应而损坏元件, 必须使电烙铁良好接地, 焊接时间不得超过5秒, 最好使用20~25W内热式电烙铁[2]。

5 焊点质量的检查

理想的焊点一般应具有良好的导电性, 具有一定的机械强度, 焊点上的焊料要适当, 焊点表面应有良好的光泽, (焊接点表面不应有毛刺、空隙) 。对于初学者来说, 通常焊出的焊点是有缺陷的。笔者总结了十种有缺陷的焊点, 在焊接过程中应注意避免:

(1) 虚焊。焊接表面清理不干净, 加热不足或焊料浸润不良造成虚焊。

(2) 偏焊。焊料四周不均, 偏焊或出现空洞。

(3) 桥接。焊料将两个相邻的铜箔连在了一起造成短路。

(4) 堆焊。焊锡过多堆积在一起。

(5) 缺焊。焊锡过少焊接不牢。

(6) 针孔。焊接时进入了气体产生针孔。

(7) 拉尖。焊点表面出现尖端, 如同钟乳石。

(8) 拖尾。焊接温度低, 焊料杂质多, 电烙铁撤离速度过慢造成拖尾。

(9) 冷焊。焊料未凝固时抖动造成表面呈豆腐渣颗粒状。

(10) 脱焊。焊接温度过高, 焊接时间过长, 使焊盘铜箔翘起甚至脱落。

焊点质量检查除了上述的外观检查外, 还包括牢固度检查和通电检查。外观检查主要通过观测来判别焊点是否符合规范。牢固度检查是在外观检查中发现有异常现象时, 可用镊子轻轻拨动焊接部位, 确认是否牢固。主要包括元器件引线和焊盘、焊锡是否结合良好, 元器件引线根部是否有损伤。通电检查必须是在外观检查、连线检查、电源短路检查无误后才进行, 也是检查电路的关键步骤。如果不经过严格的外观检查, 通电检查时可能造成元器件、电路板、仪器设备等的损坏, 或造成人身伤害等安全事故[3]。

焊接质量会影响电子产品的质量, 因此在焊接过程中要严格按照焊接方法进行操作, 保证焊点的质量。

6 焊接技巧应用

6.1 烙铁头与焊接点的接触

在烙铁头与焊接点接触时, 熔化的焊锡应均匀流向焊接点并渗入焊件表面的缝隙。

6.2 移开电烙铁的时间

在焊接点上的焊料接近饱满, 助焊剂没有完全挥发完时拿开电烙铁, 这样效果较好。

6.3 焊锡与助焊剂要适量

焊接点上的焊锡以包着引线灌满焊盘为宜。

6.4 焊接的时间要适当

整个焊接过程一般应在几秒种内完成。

如果焊接时间过长, 则焊接点上的助焊剂完全挥发, 就失去了助焊作用, 可能会导致焊接点表面粗糙、发暗不光亮等问题。焊接时间过长、温度过高, 还容易损坏被焊器件和导线绝缘层及接点。另外, 印制电路板是使用某些粘合剂把铜箔粘在绝缘板上制成的, 如果焊接温度过高、时间过长, 就会引起印制板起泡或铜箔脱落。如果焊接时间过短, 焊接点的温度达不到焊接温度, 焊料不能充分熔化, 未挥发的焊剂会在焊料与焊接点之间形成绝缘层, 造成虚焊。

6.5 防止焊接点上的焊锡任意流动

焊接过程中要熟练掌握焊接技巧, 严格控制焊锡的流向, 以免造成短路。

6.6 焊料凝固过程中不要触动焊接点

焊接点上的焊料尚未完全凝固时, 不应移动焊接点上的被焊器件, 否则会造成焊接点变形, 出现虚焊现象。

6.7 焊接过程中应避免烫伤周围的元器件及导线

焊接时要注意不要使电烙铁烫伤周围导线的塑胶绝缘层及元器件的表面, 尤其是焊接结构比较紧凑、形状比较复杂的产品, 必要时可先暂时移动影响焊接的导线或元器件的位置, 焊接后再恢复原位。

6.8 做好焊接后的清理工作

焊接完毕后, 应及时清除剪掉的导线头及焊接时掉下的锡渣等, 防止落入产品内带来隐患。

7 结束语

手工焊接技术是一项实践性较强的操作技能, 手工焊接质量的好坏会直接影响产品的质量和性能。因此, 在掌握了手工焊接技术的方法及技巧后, 要多加练习与实践, 才能有较好的焊接质量。

参考文献

[1]张莲.探讨手工焊接的技巧[J].电子制作, 2014, 9 (09) :56-57.

[2]张明磊.浅谈电子技术教学中的手工焊接[J].电子世界, 2014, (11) :161.

电子元器件与电路基础 篇4

1. ASA测试的基本原理

测试仪产生一个正弦电压信号, 加在被测器件管脚上, 记录随电压变化的电流, 在电压—电流坐标系上表示出来, 就得到该管脚的ASA (阻抗) 曲线, 将所测曲线与好器件相应管脚曲线相比, 如差异很大, 则被测器件是坏的。ASA法和用万用表测试器件管脚电阻法相仿, 但故障检出率和测试效率要高得多。

2. 建立测试标准的几个问题

测试标准包括标准曲线和允差, 所以首先要确定正确 (标准) 曲线形状, 该曲线是通过在好的器件 (又称为样片) 上学习得到。另外, 还要确定每个管脚曲线的允差大小 (允许测试曲线和标准曲线的误差限度) , 误差大于允差, 判为测试未通过。

(1) 只有一个样片时。

在ASA测试的“学习”功能下, 提取样片的管脚曲线, 保存在计算机中, 作为以后测试的标准曲线;不同管脚有不同的电特征, 所以允差也有可能不同, 在只有一个样片时, 由使用者根据自己的经验设置, 汇能测试软件允许把所有管脚曲线的允差都设成一样的, 也允许分别设置。

(2) 有多个样片时。

则可通过多个样片获取更好的标准数据, 即有多少个样片, 就学习多少个样片的曲线, 然后再对这些曲线求平均后得到的曲线作为标准曲线;如多个样片都是好件, 它们的曲线都不超差, 但有一定误差。在每个样片的相应管脚曲线中, 找出与标准曲线差别最大的曲线, 以该曲线和标准曲线的误差作为设置的允差值。样片越多, 测试样本越大, 这个值也就越合理。在汇能测试系统上, 只须指定参加平均的曲线文件, 自动求取平均曲线和允差。

(3) 同型号不同厂家生产的器件。

不同厂家生产的同一种器件, 通常因器件内部电路不同, 有可能管脚曲线差别很大。除非通过测试观察, 确定是一致的, 最好把同型号不同厂家的器件处理成不同的器件。

(4) 关于测试参数设置。

标准曲线的质量与测试参数设置相关, 例如, 用万用表测电阻要选择挡位。用200kΩ挡测1kΩ电阻的效果没有用2kΩ挡好, ASA测试也有类似问题。

ASA使用正弦电压信号进行测试。可设置的参数有幅度、频率和输出电阻。其中幅度一般根据器件工作电压一次选定, 因集成电路基本都是直流器件, 频率可按ASA测试的常用值 (48Hz或390Hz) 。最佳输出电阻在学习曲线时, 打开“自动选择高灵敏度曲线”选项, 由系统自动选择。

(5) 单端口和多端口曲线。

器件各个管脚和地之间的特征曲线为单端口曲线, 一个器件有多少个管脚, 就测出多少条曲线;器件各个管脚之间的曲线为多端口曲线, 如果器件有n个管脚, 测出 (n×n-n) /2条不同的曲线;

多端口比单端口测试的曲线多, 检测能力强, 但测试时间长, 汇能测试仪允许选择单端口或多端口测试。

3. 在汇能测试仪上建立测试标准的操作

(1) 有多个样片时。

详细过程可参见“第六讲汇能在电子产品生产检测中的应用”。

(2) 有一个样片时。

仅取该样品的曲线作为测试标准。

4. 测试集成器件

先用鼠标在工具栏中单击, 选择比较功能, 然后在文件列表窗口单击存放标准曲线的文件名。放好被测器件, 鼠标单击, 测试仪开始测试。如果所有曲线的误差均小于相应允差, 弹出图10测试通过提示窗口。如果有至少一根曲线超差, 弹出图11窗口。单击[查看NG管脚], 弹出列出所有超差曲线的窗口参见“第六讲汇能在电子产品生产检测中的应用”。

五、测试分立元件

分立元件大致可分为双端器件和三端器件两类, 双端器件主要有电阻、电容、电感和二极管等;三端元件主要有闸流管、晶体管、继电器和三端稳压器等。

在汇能测试系统的ASA测试功能中, 可实现对分离元件的功能测试, 有的器件还能对主要参数进行测试。汇能测试仪面向弱电应用, 信号最大电压28V, 最大电流150mA, 所以仅适用于电子元件测试。

1. 双端元件直接测试

在ASA测试主界面, 单击弹出图12直接测试窗口。各种分立元件的功能曲线直接测试, 都在该界面上完成, 测试结果说明如下 (具体使用方法, 请参见汇能测试仪使用说明书) 。

(1) 测试电阻。

万用表只能在1V左右的电压下测试电阻值, 而汇能测试仪能够测试在某个电压区间 (<28V) 的阻值。

电阻、电压和电流关系为I=U/R, 在电压—电流坐标上, 电阻的功能曲线是一个过零点的直线。直线的斜率为被测电阻值的倒数。不同斜率的曲线, 对应不同阻值的电阻。图13为汇能测试仪测出的1kΩ和1.5kΩ电阻的曲线。

当测试对象选择R时, 可以测试电阻的阻值, 图14为测试1kΩ电阻的示例。在图14测试结果中, 1.00kΩ表示被测电阻的阻值, 括号中1kΩ为测试信号的输出电阻。电阻测试的范围为10Ω～10MΩ。

(2) 测试电容。

万用表只能在1V左右测出电容的容量, 而汇能测试仪能够在指定的电压下 (<28V) , 测出电容的功能曲线、容量及漏电阻。

在正弦电压激励下, 电容、电压和电流关系为:[U (1+RωC) /Um]2+[i (1+RωC) /UmωC]2=1是一个椭圆方程, 所以在电压—电流坐标上, 电容曲线是一个椭圆。不同容量的电容, 椭圆的长短轴的长度不同。图15和16为汇能测出的22μF好电容的曲线图。电容漏电时, 曲线会发生倾斜, 见图17。

当测试对象选择C时, 可以测试电容的容量。图18为测试2.2μF电容示例, 实测容量为2.38μF。电容漏电就是它的漏电阻变小, 测出漏电阻>10MΩ (汇能测试仪的最大可分辨值) , 为不漏电。漏电阻经常和测试电压相关, 建议测试时, 最好选择和实际工作电压相同或略高的测试电压。几微法到几百微法的电容, 漏电阻应该在兆欧的量级以上。通常容量<100μF时, 测试频率选48Hz, >100μF, 选5Hz。电感测试可以测出感抗和串联电阻, 与电容测试相类似。

(3) 测试二极管。

测试时, 能看到完整的二极管功能曲线, 从而能够观察到拐点的位置、导通的好坏、反向漏电以及击穿点附近的情况。

二极管的电压电流关系由i=Is (e U/0.026-1) 式决定, 在电压—电流坐标上是一个指数方程。当v沿正向增加时, 电流按指数规律迅速上升;当v向负向增加时, i基本等于负的反向饱和电流Is, 为一常数。图19是一个好的硅管和一个好的锗管的功能曲线, 是所谓的结特征曲线。没有结特征曲线的二极管, 丧失了二极管的基本功能。如果二极管导通性能不好, 右边部分的曲线上升就慢, 即曲线向右方倾斜。如果二极管漏电, 左边部分的曲线就会向下倾斜, 倾斜程度和漏电大小相关。当电压向负向持续增加至某点时, 曲线会突然出现向下的拐点, 该点就是反向击穿电压。图20中的二极管在负9V时反向击穿。测试稳压管时, 选择的测试信号幅度一定要大于稳压值。

2. 三端元件直接测试

三端元件的工作特点是在一个触发信号作用下转换工作 (截止、导通) 状态。测试窗口中的[设置触发脉冲]项, 就是用来定义这个触发信号的。其测试特点是能够测试出在指定电压范围内 (<28V) 的工作曲线, 从而观察到三端器件的最小触发脉冲、导通饱和电压、截止和导通状态是否满足要求等等。

(1) 测试闸流管 (可控硅) 。

图21电压—电流曲线和图22时间—电压曲线是汇能测试仪测试出来的闸流管的工作曲线, 图21中的横线是否水平反映了截止阻抗是否足够大, 竖线是否足够垂直反映了导通阻抗是否足够小, 竖线与纵轴的间距就是导通电压的大小, 将鼠标光标放在曲线上可读出光标处的电压及电流值。步加或步减脉冲高度, 可以得到触发该元件的最小脉冲高度。

从图22看出, 当触发脉冲未出现时, 可控硅处于截止状态, 近似于开路, 所以测试信号保持完整正弦。当触发脉冲一出现, 可控硅导通, 近似于短路。有一个导通电压, 曲线水平部分的高度, 就是导通电压的大小。步加或步减脉冲的宽度, 可以看到导通点随着移动。当测试信号扫过零点 (即T/2处) , 可控硅又迅速截止, 测试信号重新恢复原样, 此时在脉冲幅度设置栏里显示的电压, 大致就是该器件的开启电压。MOS晶体管、小型继电器及小容量IGBT等都可以采用这种方法测试。

(2) 测试电压调节器7805。

电压调节器7805的工作原理如图23所示, 将G接地, 只要是加在输入端UI的最小值>6.5V, 输出Uo端将稳定在5V并且基本不受负载波动的影响。如将脉冲作为输入电压加到UI端, 在输出Uo端上加测试信号模拟对稳压器的干扰, 一个好的电压调节器, 只要脉冲的阻抗小于扫描信号的阻抗 (即脉冲的强度大于扫描信号) , 在脉冲持续期间, 输出应稳定在5V, 不受干扰的影响 (有电压调节的功能) 。

图24和图25分别是7805的电压—电流曲线和时间—电压曲线, 图24中的竖线垂直程度及图25中的横线水平程度反映了稳压效果的好坏, 图24中竖线与纵轴的间距及图25中横线与横轴的间距反映稳压值是否准确, 将鼠标光标放在竖线上就能读出光标处的稳压值;步进或步减触发脉冲的宽度, 在时间—电压坐标上可以看到开始稳压点随着移动, 由此可以得到输出开始稳定的最小输入电压值;对于负的电压调节器, 如7905, 只要使用负的脉冲模式即可。

电子元器件与电路基础 篇5

电路与电子技术基础课程是高职院校电类专业的专业基础课程, 该课程包含的内容多, 课时少, 学生在学习过程中往往会觉得难度很大。传统教学基本采用先理论讲解、后实验操作的方法, 但这两个环节在执行过程中往往会脱节, 导致学生的学习效果不理想。高职学生在学习课程时会出现以下情况:一是理论课以教师讲解为主, 学生被动地吸收知识, 课后没有复习、自学的习惯, 往往学了后面忘了前面, 慢慢地对课程失去了兴趣;二是理论的内容没有掌握好, 学生在实验实训的时候也只是单纯地操作, 不能很好地实现理论与实践的结合, 出现问题没有有效的解决办法。

随着微电子技术、计算机技术的发展, 各种EDA (电子设计自动化) 技术相继出现, 用此新方法, 电子系统设计者只要拥有一套EDA开发软件、一台计算机、一套开发装置和空白的可编程器件就能完成复杂的电子系统设计。[1]在教学中引入仿真软件可以对实验实训进行有效的补充。现在教学中常用的EDA软件有Protel、Protues、Multisim等, 各种软件在实现功能上也有所不同。Protel实现简单的模拟/数字电路的仿真、强大的PCB板设计;Proteus可以进行直观的模拟/数字电路、单片机、ARM仿真, 也可以进行简单PCB板的设计, 侧重单片机仿真的应用;Multisim侧重电路电子的分析设计, 进行模拟/数字电路的精确、细微仿真使用。因此, 在电路与电子技术课程的教学中, 笔者选择了Multisim这款软件。近几年出现了Multisim的中文版本, 让高职学生更容易上手。经过几届学生的运用, Multisim已经成为电路与电子技术基础教学中不可缺少的一个工具。

● Multisim简介

Electronics Workbench (EWB) 是加拿大IIT公司于上世纪80年代末、90年代初推出的用于电路仿真与设计的EDA软件, 又称为“虚拟电子工作台”。IIT公司从EWB6.0开始, 专门把电路仿真与设计模块更名为Multisim, 大大增强了软件的仿真测试和分析功能, 极大扩充了元件库中的仿真元件数量, 使仿真设计更精确、可靠。

Multisim10有很多特性, 即有所见即所得的设计环境, 互动式的仿真界面, 动态显示元件, 3D效果的仿真电路, 虚拟仪表, 分析功能与图形显示窗口等。仿真的手段切合实际, 选用的元器件和测量仪器与实际情况非常接近。此软件易学易用, 便于电子信息、通信工程、自动化、电气控制类专业学生自学, 便于开展综合性的设计和实验, 有利于培养学生的综合分析能力、开发和创新能力。

● Multisim在电路与电子技术基础教学中的具体应用

电路与电子技术基础课程最突出的特点是应用性和工程实践性。该课程已成为当今高新技术的基础, 随着电子技术的飞速发展, 新器件、新技术层出不穷, 各种专用集成电路和可编程器件大量上市[2], 在课程的教学过程中, 采用模块化的教学体系, 以基于工作过程的教学方法来对课程进行教学改革。仿真软件的应用使得学校在器件的选择上有了很大的自由空间。

1.Multisim在理论学习中的指导作用

在以往的电路与电子技术基础课程验证性的实验中, 学生的学习兴趣不大。而引入Multisim后, 学生能够直观地看到效果, 激发了学习兴趣。特别是在电路部分的内容中, 基本上是理论验证的实验。下面笔者以叠加定理的验证为例说明Multisim的应用。

图1~图3, 充分地体现了叠加定理的叠加概念。叠加定理指出[3], 在有几个独立源共同作用的线性电路中, 通过每个元件的电流或其两端的电压, 可以看成是由每一个独立源单独作用在该元件上所产生的电流或电压的代数和。在电压源支路上流过的电流体现叠加在于:I=I’+I” (0.400=-0.100+0.500) 。

此时再进行叠加定理的解释和电路的分析就非常轻松了, 学生也更容易接受了。同样, 在模拟电子技术中, 在对放大器的静态分析、动态分析、非线性失真等抽象、不易理解的内容学习中, 教师若结合Multisim软件, 也能对这些重要概念轻松解答, 能使理论课堂变得生动有趣, 不仅降低了教学难度, 而且提高了学生的学习效率。

2.Multisim对实践的指导作用

模拟电路、数字电路中有许多和实践相关的知识和电路制作, 如稳压电源、抢答器、计数器等, 笔者采用的是先仿真与理论讲解相结合, 再制作, 最后总结回顾的方法。下面笔者就以计数器的制作为例, 说明项目执行的过程。

首先, 教师先进行项目导入, 把与任务相关的知识点概括地做个介绍, 并对电路功能提出要求;在充分考虑学生现有知识和能力水平的基础上, 分组进行电路的设计。其次, 制订计划, 通过自主学习、小组协作等学习方式, 对项目的任务目标进行分析, 确定任务的实施步骤, 并为任务的实施做好充分的准备。再次, 进入“实施计划”阶段, 学生在Multisim软件中进行项目的仿真设计, 画出相应的电路图, 对出现的问题与教师及时沟通, 在进行知识建构的过程中, 形成职业岗位能力。最后, 在“制作实物”环节中, 学生在完成设计电路的电路图指导下, 进行实物制作, 制作完成后, 再进行调试。学生在调试过程中, 就出现的问题与教师探讨, 寻求解决问题的方法, 并与仿真电路进行对比, 分析问题产生的原因。整个过程体现了“理仿实一体化”的教学模式。计数器的仿真电路图如图4所示。

图4的工作原理是:555定时器产生一个秒脉冲, 由74LS192计数器进行计数, 由4511显示驱动译码器对数码管进行驱动, 显示计数的值。此电路在设计的过程中, 最初给学生的电路计数器上没有接开关。学生在仿真的过程中, 发现计数器计数的初始值是不确定的一个随机数。这时, 就要求学生对此电路进行改进, 计数从0开始。此电路计数器完成的是一位计数, 如果是8进制计数, 则计数从0、1、2、3……7、0, 依次循环显示。学生通过网上查找资料、书本知识的学习及教师指导, 确定了在计数器的清零端增加一个开关, 对74LS192进行清零, 实现了计数从0开始这个功能。这是给计数器清零的一种方法。

此电路设计完成后, 教师要求学有余力的学生继续对电路进行扩展, 完成两位数的计数功能电路的设计。经过自主学习、教师指导后, 大部分学生能完成扩展电路的设计。

仿真完成后, 再进行电路的实物制作。由于在仿真过程中, 学生对电路的连线概念比较清晰, 因此, 制作过程也比较顺利。电路调试时, 对出现的问题, 教师应提醒学生与仿真过程结合起来。例如, 数码管显示为1, 可是下面一笔 (C) 不亮, 会有哪些情况发生呢?教师先让学生自行进行分析, 然后再进行指导分析:①C不亮, 有没有可能是数码管这一笔坏了?②在仿真图中, 断开与4511相连的11脚, 看看有什么现象?③会不会是与11脚相连的电阻坏了?④4511芯片有问题?以上四种情况中前三种情况只要用万用表一测量就可以清楚地知道问题出在哪里, 如果前三种情况排除了, 第四种情况用换芯片的方法判断芯片的好坏。在实际过程中, 一般都是②③的问题, 也就是焊接连线的问题。经过这样的分析, 学生对数码管的点亮及驱动的知识有了充分的理解, 并学会了如何在电路制作中解决问题。

● 结束语

实践证明, 将Multisim仿真软件应用于电路与电子技术基础的教学, 有效地激发了学生的学习兴趣, 使理论教学不再那么枯燥, 实践教学不再孤立。“理仿实一体化”教学模式的实施, 不仅提高了课堂教学效率, 而且达到了理论与实践的结合, 同时, 培养了学生工程实践、综合分析和开发创新的能力, 提高了学生运用先进技术设计工具的能力。

参考文献

[1]翟殿棠, 赵建顺, 王玉泰.EDA技术与电工电子技术实验教学改革[J].高校实验室工作研究, 2002 (3) :21-22.

[2]成愈.电子技术教学的误区和教学改革[J].电气电子教学学报, 2002 (24) :26-28.

电子元器件与电路基础 篇6

国内高校目前广泛采用的模拟电子技术教材种类繁多,但在“直流稳压电源”相关章节时表现出了高度的一致性,即:以线性稳压电源为主进行讲解,对开关电源的知识体系甚少提及,多采用回避或淡化的编写思路。而在实验、实训环节中,更是难觅开关电源相关内容。

1开关电源的应用背景

开关电源作为当前电源产品的发展趋势,在《模拟电子技术》等理论及实验教材中需要及早引入。但是,开关电源的电路拓扑种类较多,工作原理也不尽相同,贸然地将完整的开关电源知识体系引入传统的模电教学体系并不可取,相反还会增大学习难度,引起学生对相关知识的反感甚至厌恶。有鉴于此,笔者开发出一套简洁、直观、学生参与度较高的开关电源新型实验电路装置,配合实训指导书,能够将开关电源的设计、调试、测试内容清晰地介绍给学生,一方面可增强大多数学生的技术体验与知识、技能储备,同时还可以激发部分学生对开关电源行业的兴趣,如果通过后续课程的学习,可以为将来毕业后便捷地进入开关电源企业或公司就业打开绿色通道。

2开关电源实训电路方案

实训装置采用MC34063作为PFM主控器件,其内部结构框图如图1所示。虽然仅有8只管脚,但通过不同的电路拓扑连接,可以实现降压(step-down)、升压(step-up)、反压(Voltage Inverting)三种基本的开关电源工作模式。

DC-DC开关电源降压电路的输出电压值低于输入电压,与输入电压极性相同,其典型电路结构如图2所示。

DC-DC开关电源升压电路输出电压的值超过输入电压,与输入电压的极性保持一致。升压电路在锂电池供电场合应用广泛,可以将较低的锂电池电源电压(3.7V)提升至5V、12V,以便向不同的负载供电。利用MC34063构建的升压实训电路如图3所示。

除了升压与降压功能之外,MC34063还可以实现电压反转输出,即:正电压输入、负电压输出,特别适用于需要使用+/-双电源的运算放大器供电。 MC34063构成的负压实训电路如图4所示。

3开关电源实训板的应用技巧

三套实训方案分别对应不同的实训电路板。为了便于学生理解电路结构的工作原理、相关参数的测试,部分元器件采用了接插件形式,如:MC34063芯片、储能电感L1、滤波电感L2等。MC34063在调试中容易发生损坏,故采用接插件形式安装在电路中;同时设计了一块MC34063检测板,可以让学生随时了解芯片的健康状况。当不同电感量的电感器应用在实训电路时,可以观察到不同的工作波形。此外,重要的滤波电容E3并不仅仅是一只电容器,而是采用两只电解电容(47μF+470μF)并联而成,通过在470μF电容正极串联一只小型拨动开关,可以实现两种滤波电容容量,以测试、验证其对电路参数的影响。

电位器P1是实现电压调节的关键元件,实训电路中采用常用3296电位器,分辨率较高。为避免电位器调节到末端时可能对电路造成的不利影响,对P1串联了一只小电阻以起到保护作用。红色LED作为输入指示,绿色LED作为输出指示,不同的显示状态可为学生进行故障排查提供参考。

每个电路图中设置了6个测试点(T1~T5),实训指导书提供实测波形,同时,对MC34063的每只管脚测试一组工作电压范围,供学生在调试时参考。这些数据对于学生缩小故障范围提供了有力帮助。

为了突出开关电源实训板的调试功能,在进行PCB板设计时,设计有人为的断点,必须用焊锡短接才能正常工作。当需要对学生的调试能力进行评测时,简单地焊开连接点即可。此外,导线之间人为的细小短路点也被运用到PCB设计过程中,以便设计短路故障。与这些设计内容相对应,PCB实训板在加工时不能使用阻焊工艺。

4开关电源实训板的特色及创新点

经过反复设计完成的开关电源实验系统规范、简洁,全面优化了电路的拓扑结构与参数。同时编写了针对性较强、详细的实验指导书,给出完整的电路实验原理、实验步骤、参数及波形的观察与测试方法,供实验指导教师与实验学生使用。模块化的电路结构设计与实验指导书结合紧密,便于学生迅速掌握并完成课内实验内容。

开关电源实训板按照标准PCB的样式设计、制作,摆脱传统实验板为了实验而实验的模式;其次,实训板采用5V的USB端口供电,能够产生+3.3V(面向白光LED供电)、+12V(面向直流电机供电)、-5V(面向运放电路供电)的电压种类,能够让学生充分感受到真实的电源电路,迅速提升学生的学习兴趣。

实训电路的关键技术难点主要体现在电路结构与参数的优化、保护单元的合理选择与使用,对此,实训方案在PCB上为电流扩展、过流保护、短路保护、过压保护、参数指示、故障指示等电路单元预留出扩展空间,让学有余力的学生有进一步学习研究的提高机会。 此外,将硬件的开关电源实验测试与软件的电路仿真有机结合,可以引导学生朝开关电源的设计方向拓展。

5结语