本帖最後由 尊 於 13-12-10 08:43 編輯
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電子學
是研究電子的特性和行為，以及電子元件的物理學科。電子學涉及很多的科學門類，包括，物理、化學、數學、材料科學……等。
電子技術
則是應用電子學的原理來設計和製造電路、電子零件來解決實際問題的科學。所有電子學應用都涉及信息或能量的傳輸。
廣義
的電子學，又稱為電學，含跨基本電學、電力學、電子學、電磁學、電路學、微電子學、光電工程……等。
狹義
的電子學主要研究類比訊號和數位訊號構成的電路。
各種消費性電子產品被使用在日常生活之中。它們屬於特定的家用電器，內有電子元件，通常會應用於娛樂、通訊以及文書用途，例如電話、音響器材、電視機、DVD播放機甚至電子鐘等。消費電子產品於世界各地均有製造，尤其集中於遠東這些低成本生產的地區。
各種消費性電子產品它們有一個重要特性，就是會隨著時間而有逐漸降低售價的趨勢。這是由於製造商的效率和科技的改善，令消費性電子產品能夠不斷推陳出新。與半導體有關的電子產品，例如電腦器材，均是遵從摩爾定律，即是在同一個價格下，每18個月後產品的性能會提升一倍。
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摩爾定律
是由英特爾創始人之一戈登·摩爾提出來的。其內容為：積體電路上可容納的電晶體數目，約每隔24個月便會增加一倍；經常被參照的「18個月」是由英特爾執行長David House所說：預計18個月會將晶片的效能提高一倍（即更多的電晶體使其更快）。
儘管這種趨勢已經持續了超過半個世紀，摩爾定律仍應該被認為是觀測或推測，而不是一個物理或自然法。預計定律將持續到至少2015年或2020年。然而，2010年國際半導體技術發展路線圖的更新增長已經放緩在2013年年底，之後的時間裡電晶體數量密度預計只會每三年翻一番。
概述
1965年4月19日，《電子學》雜誌（Electronics Magazine）第114頁發表了摩爾（時任仙童半導體公司工程師）撰寫的文章〈讓積體電路填滿更多的元件〉，文中預言半導體晶片上整合的電晶體和電阻數量將每年增加一倍。
1975年，摩爾在IEEE國際電子元件大會上送出了一篇論文，根據當時的實際情況對摩爾定律進行了修正，把「每年增加一倍」改為「每兩年增加一倍」，而現在普遍流行的說法是「每18個月增加一倍」。但1997年9月，摩爾在接受一次採訪時宣告，他從來沒有說過「每18個月增加一倍」，而且SEMATECH路線圖跟隨24個月的週期。
大抵而言，若在相同面積的晶圓下生產同樣規格的IC，隨著製程技術的進步，每隔一年半，IC產出量就可增加一倍，換算為成本，即每隔一年半成本可降低五成，平均每年成本可降低三成多。就摩爾定律延伸，IC技術每隔一年半推進一個世代。
摩爾定律是簡單評估半導體技術進展的經驗法則，其重要的意義在於長期而言，IC製程技術是以一直線的方式向前推展，使得IC產品能持續降低成本，提升效能，增加功能。
1998年時，台積電董事長張忠謀曾表示，摩爾定律在過去30年相當有效，未來10到15年應依然適用。
但最新的一項研究發現，「摩爾定律」的時代將會結束，因為研究和實驗室的成本需求十分高昂，而有財力投資在建立和維護晶片工廠的企業很少。而且製程也越來越接近半導體的物理極限，將會難以再縮小下去。
由於高純矽的獨特性，整合度越高，電晶體的價格越便宜，這樣也就引出了摩爾定律的經濟學效益，在20世紀60年代初，一個電晶體要10美元左右，但隨著電晶體越來越小，直小到一根頭髮絲上可以放1000個電晶體時，每個電晶體的價格只有千分之一美分。據有關統計，按運算10萬次乘法的價格算，IBM704電腦為85美分，IBM709降到17美分，而60年代中期IBM耗資50億研製的IBM360系統電腦已變為3.0美分。 摩爾定律的定義歸納起來，主要有以下三種版本：
1.積體電路晶片上所整合的電路的數目，每隔18個月就翻一倍。
2.微處理器的效能每隔18個月提高一倍，或價格下降一半。
3.用一個美元所能買到的電腦效能，每隔18個月翻兩倍。
以上幾種說法中，以第一種說法最為普遍，第二、三兩種說法涉及到價格因素，其實質是一樣的。三種說法雖然各有千秋，但在一點上是共同的，即「翻倍」的周期都是18個月，至於翻倍的是積體電路晶片上所整合的「電路的數目」，是整個「電腦的效能」，還是「一個美元所能買到的效能」就見仁見智了。
另一種說法
摩爾定律雖然以戈登·摩爾的名字命名，但最早提出摩爾定律相關內容的並非摩爾，而是加州理工學院的卡弗·米德（Carver Mead）教授。米德是最早關注到摩爾定律所提出的電晶體之類的產量增加，就會引起其價格下降現象的。米德指出，如果給定價格的電腦處理能力每兩年提高一倍，那麼這一價位的電腦處理裝置同期就會降價一半
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電子學
（英語：Electronics）作用於包括主動電子元器件，例如真空管、二極體、三極體、積體電路，和與之相關的無源器件電路的互連技術。主動器件的非線性特性和控制電子流動的能力能夠放大微弱訊號，並且電子學廣泛應用於信息處理、通信和訊號處理。電子器件的開關特性使處理數位訊號成為可能。電路板、電子封裝等互連技術和其他各種形式的通信基礎元件完善了電路功能，並使連接在一起的元件成為一個正常工作的系統。
區別
電力（英語：Electronical）和電機（英語：Electro-mechanical ）科學與技術，電力和電機科學與技術是處理電能的產生、分布、開關、儲存和轉換，通過電線、電動機、發電機、電池、開關、中繼器、變壓器、電阻和其它無源器件從其他形式的能量轉換為電能。這種區別開始於1906年，以三極體的發明為標誌。三極體通過非機械設備電子放大弱無線電訊號和音頻訊號成為可能。1897年，約瑟夫·湯姆森發現電子的存在，是電子學的起源。早期的電子學使用真空管來控制電子的流動，但其成本高及體積大等缺點。到1950年，這一領域還被稱為「無線電技術」，因為它的主要應用是無線電的發送、接收和真空管的設計與原理。半導體發現之後，半導體取代了真空管的應用，後來積體電路在民生的廣泛應用，間接促進了電腦的出現，使得人類的科技發展一日千里。電子學在20世紀的發展堪稱第二次的石器革命。
現今，大多說電子設備都使用半導體器件來控制電子。半導體器件的研究和相關技術是固體物理學的一個分支，但是電子電路的設計和搭建來解決實際問題卻是電子工程的範圍。本文專註於電子學的工程方面。
電子設備及零件
電子零件是指一電子系統中使用的零件，而此零件可以依電子系統所要的方式，影響電子或其相關電場或磁場。電子零件一般會設計的可以互相連接，多半是用軟釺焊的方式固定在印刷電路板（PCB）上，最後形成一特定功能的電路（例如放大器、無線電接收機、振盪器）。電子零件可以是分立型的零件，有其個別的封裝，也有像積體電路一様較複雜的零件。常見的電子零件包括電容器、電感器、電阻器、二極體、電晶體等。電子零件一般會分類為主動元件（像電晶體或晶閘管）及被動元件（像電容器或電阻器）等。
電路種類
電路大致可以分為類比電路及數位電路二類。前者的電壓電流訊號都是涉及連續函數形式的類比訊號，而數位電路的訊號是離散式的數位訊號多半是以0和1來表示。不過也有許多電路同時包括類比電路及數位電路。
類比電路
中的電壓或電流是連續函數形式的類比訊號，類比電路有時稱為線性電路，不過其中也有一些非線性的元件，像混頻器或調變器等。像真空管、電晶體放大器、運算放大器及振盪器都是常見類比電路中的元件。
現在的設備中很少有純類比的電路，許多類比電路會配合數位甚至是微處理器的技術以提升其性能。這類電路也可以歸類為「混合信號」的電路。
有些電路很難區分是類比電路或數位電路，像比較器的輸入是類比訊號，但其輸出只有二種準位，為數位訊號。
數位電路
中的電壓會有幾個不同的電壓準位，數位電路常用來實現布林代數，也是所有數位電腦的基礎。對工程師而言，在討論數位電路時，「數位電路」、「數位系統」或「邏輯」往往是可互相替代。
大部份的數位電路都是二進制的系統，有二個可以用0和1表示的電壓準位，一般0是較低的電壓，可以用L表示，1是較高的電壓，可以用H表示，不過也有定義相反的（0用H表示）、增加一個高阻態（三態邏輯）、或是以電流大小為準的系統。也有系統使用三進制，如三進制計算機，但還沒有實際的產品應用。
電腦、電子石英鐘、用在工業控制的可程式邏輯控制器及數位訊號處理器都是用數位電路所組合而成。
數位電路中常見的模組包括：
邏輯閘
加法器
正反器
計數器（英語：Counter）
暫存器
數據多工器
施密特觸發器
以下是一些高度整合的模組：
微處理器
單片機
特殊應用積體電路（ASIC）
數位訊號處理器（DSP）
現場可程式邏輯門陣列（FPGA）
散熱和熱管理
電路在運作時會發熱，需利用設備進行散熱，否則會降低可靠度，甚至造成電路的損壞。散熱技術中最常見的是用散熱片及風扇，利用空氣來冷卻，有些設備會用水冷方式散熱，散熱技術是利用熱傳導、對流、熱輻射的方式散熱。
雜訊
定義為是在有用信號上的不想要的干擾，可能影響信號內容的傳送。雜訊和電路造成的信號扭曲不完全相同。任何電路都會造成雜訊，雜訊可能是因為電場或磁場而產生，也可能是因為熱而產生（熱雜訊（英語：Thermal Noise））。這些雜訊可能可以透過調整電路位置或環境（如降低溫度）來改善。而像是散粒雜訊之類的雜訊，是因為物理性質的限制而所產生，這類的雜訊不易透過調整電路或環境來改善。
電子學理論
在電子學的研究中，數學方法是不可少的。若要熟悉電子學，也就需要熟悉和電路分析有關的數學，以及電磁學的理論。
電路分析是將電路轉換為許多未知數組成的系統，電路中的物理量（如某節點的電壓或某路徑的電流）變成系統中的未知數，再研究如何求解系統。系統可能是線性的，也可能是非線性的。SPICE電路模擬器是電路分析常用的分析工具。
電子學實驗
在電子學的學習過程中，實驗是很重要的一環。實驗可以證明和核實許多相關定理及定律，例如歐姆定律、基爾霍夫電路定律等。以往電子學的實驗需要實際的電子設備及零件，但近年來已經有許多電子電路類比的軟體可以取代實際的實驗，這類的軟體包括了CircuitLogix（英語：CircuitLogix）、Multisim和PSpice（英語：PSpice）等。
計算機輔助設計（CAD）
現代的電子工程師可以使用預先定義好的模塊來進行電路設計，這些模塊包括電源、半導體元件（如電晶體）及積體電路等。電子設計自動化軟體包括電路圖製作軟體及印刷電路板設計軟體。常見的電子設計自動化軟體包括NI Multisim、Cadence（OrCAD）、Pads、Altium designer（Protel）等。
零件連接方法
隨著時代的不同，連接電子零件的技術也隨之改變。點對點式連接（英語：Point-to-point construction）零件是最早期使用的連接方式。後來也有使用「積木型連接」（Cordwood construction）及繞線板（英語：wire wrap）來連接零件。現代的電路多半會使用印刷電路板，材質可能是FR-4（英語：FR-4）或是較便宜但較不耐磨的合成樹脂紙FR-2（英語：FR-2） 。
近年來開始重視電子零件對人體健康及環境的影響，尤其是銷售到歐盟的電子產品更是如此。歐盟的危害性物質限制指令（RoHS）是限制電子產品的材料及工藝標準，已於2006年7月生效，像傳統焊錫中含有的鉛就是危害性物質限制指令禁用的物質。廢電子電機設備指令（WEEE）則是製訂廢棄電子電機設備收集、回收、再生的目標。WEEE的第二版在2012年8月開始實施。
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數位
通常指一個數位系統，它使用離散（即不連續的）價值（0或1）代表訊息，用以輸入，處理，傳輸、貯存等。相對的非數位（數位訊號）系統使用一個個連續的範圍代表訊息。雖然數位的表示方法是分離的，但其代表的訊息可以是分離的（例如數字、字母等。），或者連續的（例如聲音、圖像和連續系統的其它測量等。）
數位表示法通常用於計算機科學和電子學，特別是真實世界的訊息被轉換成二進制數字形式，例如數位式音訊和數位照片。運載資料的訊號是電子或光學脈衝，以每個振幅代表一邏輯1（有脈衝及/或高）或一邏輯0（無脈衝及/或低）。
數位系統
元件=邏輯閘 · 數位電路 · 積體電路 (IC)
理論=布爾邏輯 · 數位訊號處理 · 電腦系統結構
應用=數位音訊 · 數位攝影 · 數位視訊
數位訊號
數位電路
數位訊號
可以有多重的含義。它可以用來表示已經數位化的離散時間訊號，或者表示數位系統中的波形訊號。
離散時間訊號
數位信號（Digital signal）是離散時間訊號（discrete-time signal）的數位化表示，通常可由類比信號（analog signal）獲得。
類比是一組隨時間改變的資料，如某地方的溫度變化，汽車在行駛過程中的速度，或電路中某節點的電壓振幅等。有些類比信號可以用數學函式來表示，其中時間是自變數而訊號本身則作為應變數。離散時間訊號是類比信號的採樣結果：離散訊號的取值只在某些固定的時間點有意義 （其他地方沒有定義），而不像類比信號那樣在時間軸上具有連續不斷的取值。
若離散時間訊號在各個採樣點（samples）上的取值只是原來類比信號取值（可能需要無限長的數位來表示）的一個近似，那麼我們就可以用有限字長（字長長度因應近似的精確程度而有所不同）來表示所有的採樣點取值，這樣的離散時間訊號成為數位訊號。將一組精確測量的數值用有限字長的數值來表示的過程稱為量化（Quantization）。從概念上講，數位訊號是量化的離散時間訊號，而離散時間訊號則是已經採樣的模擬訊號。
隨著電子技術的飛速發展，數位信號的應用也日益廣泛。很多現代的媒體處理工具，尤其是需要和電腦相連的儀器都從原來的類比信號表示方式改為使用數位信號表示方式。我們日常常見的例子包括手機、視訊或音訊播放器和數位相機等。
一般情況下，數位訊號是以二進制數來表示的，因此訊號的量化精度一般以位元（bits）來衡量。
數位電路
或數位積體電路是由許多的邏輯閘組成的複雜電路。與類比電路相比，它主要進行數位訊號的處理（即訊號以0與1兩個狀態表示），因此抗干擾能力較強。數位積體電路有各種閘電路、正反器以及由它們構成的各種組合邏輯電路和序向邏輯電路。一個數位系統一般由控制部件和運算部件組成，在時脈的驅動下，控制部件控制運算部件完成所要執行的動作。透過類比數位轉換器、數位類比轉換器，數位電路可以和類比電路互相連線。
研究
數位電路中研究的主要問題是輸出訊號的狀態（「0」或「1」）和輸入訊號（「0」或「1」）之間的邏輯關聯，即電路的邏輯功能。
數位電路的研究方法是邏輯分析和邏輯設計，所需要的工具是邏輯代數。 （在正邏輯下，「0」是低電平，「1」是高電平，高低電平沒有明確的界限）
優點
電子裝置從以類比方式處理資訊，轉到以數位方式處理資訊的原因，主要在以下幾個方面：
穩定性好。數位電路不像類比電路那樣易受雜訊的干擾。
可靠性高。數位電路中只需分辨出訊號的有與無，故電路的元件參數，可以允許有較大的變化（漂移）範圍。
能長期儲存。數位資訊可以利用某種媒介，如磁帶、磁碟、光碟等進行長時期的儲存。
便於電腦處理。數位訊號的輸出除了具有直觀、準確的優點外，最主要的還是便於利用電子電腦來進行資訊的處理。
便於高度整合化。由於數位電路中基本單元電路的結構比較簡單，而且又允許元件有較大的分散性，這就使我們不僅可把眾多的基本單元做在同一塊矽片上，同時又能達到大批次生產所需要的良率。
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