什麼是電機工程 中正電機工程 = 電機 + 電子 階段將集中資源發展下列六大領域：  ( 一 ) 通訊與網路、 ( 二 ) 無線通訊、 ( 三 ) 通訊與信號處理、 ( 四 ) 計算 機﹑機電工程、 ( 五 ) 超大型積體電路、 ( 六 ) 電力與電能處理。

Presentation on theme: "什麼是電機工程 中正電機工程 = 電機 + 電子 階段將集中資源發展下列六大領域：  ( 一 ) 通訊與網路、 ( 二 ) 無線通訊、 ( 三 ) 通訊與信號處理、 ( 四 ) 計算 機﹑機電工程、 ( 五 ) 超大型積體電路、 ( 六 ) 電力與電能處理。"— Presentation transcript:

1 什麼是電機工程 中正電機工程 = 電機 + 電子 階段將集中資源發展下列六大領域：  ( 一 ) 通訊與網路、 ( 二 ) 無線通訊、 ( 三 ) 通訊與信號處理、 ( 四 ) 計算 機﹑機電工程、 ( 五 ) 超大型積體電路、 ( 六 ) 電力與電能處理。

2 電機與電子之發展背景 電子學是探討電荷在非導體如真空，氣體或是 半導體中運動的一門科學和技術 電機學是研究電荷在導體中運動一門科學和技 術 然而在 20 世紀的今天，講究的是學門與領域整 合，電子與電機一般來說也不再這麼嚴格劃分。

3 發展背景 1895 年 Lorentz 預測電子﹙ electrons ﹚的存在 1897 年 J ． J ． Thompson 實驗證實電子的存在，同時 Braun 製造了第一個電子管﹙ electron tube ﹚ 1904 年 Fleming 發明二極體﹙ Diode ﹚它具單向導通大電流 的功能，此二極體做於真空管內 1906 年 DeForest 發明三極管﹙ Triode ﹚，在二極管裡於陰 陽極間加入一個柵極，其電壓可控制電流從陽極到陰 極的大小，這是第一個放大器

4 分析方法和電路理論 貝爾實驗室﹙ Bell Labs ﹚和 MIT 對電路分析與合成 技術有大突破。 Bode 和 Nyquist 發展回授放 大理論。 美國 Shannon 和前蘇聯的 Kotelnikov 分別發展 資訊理論，其對資料的傳輸具有重大的影響。 據此 Reeves 提出 PCM 技術。 對量子力學和固態物理的研究而製造出更多的 元件，光、聲、壓力、溫度 … 等等可與電的訊 號互換。

5 電晶體時代﹙ Transistor Era ﹚ 早期的主要半導體材料為 Ge 和 Si ，快速的材料 有 GaAs 。 TI 在 1954 年用 Si 做出電晶體，其特性 比用 Ge 做的佳 1958 年 Kilby 在 TI 開發了 IC ﹙技術，這是將電晶 體、電阻和電容等電路元件製造於單晶體上 1958 年 Hoerni 於 Fairchild 發展了平面式的製程， 因而輕薄短小的產品終可實現 年 Noyce and Moore 將平面式的製程發揚光大， 奠定後來 IC Chips 的偉大基業

6 電子電路 從電路的觀點，電子電路可分為類比和數位 類比電路：最早的發展追溯到 1964 年 Widlar 開 發了運算放大器。有了它類比訊號處理及類比 電腦因而蓬勃發展。 數位電路：以接面電晶體為基本技術所衍生出 之數位電路。而最新進的記憶體是以 MOS 做的， 例如大家所熟悉的 Mega bytes 的 RAM 。另外如 ROM ， EPRON ， CCD 等等皆是 MOS 技術的結晶。

7 積體電路時代 1960 年 SSI ，少於 100 元件之 IC 1966 年 MSI ， 100 到 1000 元件之 IC 1969 年 LSI ， 1000 到 10000 元件之 IC 1975 年 VLSI ， 10000 元件以上之 IC

8 電子工業 VS 電機工業 獨領經濟風騷 - 電子工業 電子工業大致可分為 4Cs ﹙ Component, Communications ， Computers ， Controls ﹚ 元件工業 通訊工業 電腦工業 控制工業

9 通訊工業 Radar 廣用於二次世界大戰 1970 年代的資訊傳輸 1980 年代數位勝於類比傳輸 微波通訊，衛星通訊，光纖通訊 個人通訊 ( 大哥大 ) 電腦網路

10 電腦工業 1946 年 U of Penn 電機系的兩位教授 Eckert and Mauchly 製作第一部電子計算器，其名字 叫 ENIAC ，它是由 18000 個真空管組成的，尺 寸為 13 公尺長， 10 公尺寬， 2 公尺高 Von Newmann 提議電腦使用進位法布林邏輯 如 BIOS ，這為現代電腦勾出了輪廓 1946 年 IBM603 第一個小型商業電腦出爐 1959 年 IBM7090 ／ 7094 通用型電腦上市，是 屬於第二代電腦﹙仍是用分離式的電晶體組成 的﹚

11 電腦工業 1964 年 IBM360 系列電腦是屬於第三代電腦， 它是用積體電路﹙ IC ﹚集總而成 1980 年代進入第四代電腦時代，電腦主要由 許多 VLSI Chips 組成，其他資料處理速度大大 增快且記憶容量也增多頗巨 1980 年代中葉進入微電腦和個人電腦時代， Apple ， IBM ， Macintosh ， PC Compatible ， ACER ， LEO 。 1980 年代中葉進入第五代電腦－超級電腦利 用平行處理的觀念做運算，使得速度

12 元件工業 主動元件：三極管、四極管、五極管、電晶體 被動元件：電阻、電容、電感、變壓器。 電路套件：單鈕選台器，自動增益控制器﹙ AGC ﹚ 和多頻帶接收器。 記憶體： RAM ﹙ Random Access Memory ﹚， ROM ， EPROM … 開關元件：二極體， DIAC ， TRIAC ， SCR ， IGBT ， MCT 半導體積體電路。

13 控制工業 起初主要是用電子元件來控制機械 半導體元件取代傳統的真空管控制元件， 結合微電腦如微處理機而使得控制更多 樣化 數值控制 智慧型控制

14 電機工業 VS 電子工業 浴火鳳凰傳奇 - 電機工業 電力電子 電力系統 再生能源

15 電力電子 高效能變頻器 光電系統柔性啟動器

16 電力系統 發電 輸電 配電

17 再生能源 太陽電池發電系統 風力、潮汐、地熱、海水溫差 … 等發電 系統