时间：2023-11-03 10:21:03
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【关键词】逻辑芯片；功能测试；FPGA；MFC
在最原始的测试过程中，对集成电路（Integrated Circuit，IC）的测试是依靠有经验的测试人员使用信号发生器、万用表和示波器等仪器来进行测试的。这种测试方法测试效率低，无法实现大规模大批量的测试。随着集成电路的集成度和引脚数的不断增加，工业生产上必须要使用新的适合大规模电路测试的测试方法。在这种情况下，集成电路的自动测试仪开始不断发展。
现在国内的同类型产品中，一部分采用了单片机实现，这部分仪器分析速度慢，难以用于大规模的测试系统之中，并且在管脚的扩展性上受到严重的限制。另一部分使用了DSP芯片，虽然功能上较为完善，但造价不菲，实用性能有限。本文的设计是基于FPGA实现逻辑芯片的功能故障测试。由于FPGA芯片价格的不断下降和低端芯片的不断出现，使用FPGA作为主控芯片可以更适合于市场，且有利于对性能进行扩展。实验表明，该系统设计合理，能对被测芯片进行准确的功能测试。
1.逻辑芯片功能测试的基本理论简介
功能测试也称为合格―不合格测试，它决定了生产出来的元件是否能正常工作。一个典型的测试过程如下：将预先定义的测试模板加载到测试设备中，它给被测元件提供激励和收集相应的响应；需要一个探针板或测试板将测试设备的输入、输出与管芯或封装后芯片的相应管脚连接起来。测试模板指的是施加的波形、电压电平、时钟频率和预期响应在测试程序中的定义。
元件装入测试设备，测试设备执行测试程序，将输入模板序列应用于被测元件，比较得到的和预期的响应。如果观察到不同，则表示元件出错，即该元件功能测试不合格。
2.测试系统设计
该测试系统由下位机硬件电路和上位机测试软件两大部分构成。系统采用功能模块化设计，控制灵活，操作简单，而且采用ROM存储测试向量表库，方便以后的芯片型号添加和扩展，有很好的实际应用性。
2.1 硬件设计
控制器模块选用Altera的FPGA芯片EP3C16Q240C8N，配置芯片选用EPCS4。控制器由使用VerilogHDL硬件语言实现了包括串口接收模块、数据转换与测试保护模块和串口发送模块三个部分的功能设计。串口接收模块完成与串口芯片MAX3232进行通信，接收由上位机发送来的测试指令；数据转换与测试保护模块产生实现一个类似于D触发器的保护器，对测试端的被测芯片输出脚进行双保护，保证其在测试后的回测值不受初值影响；串口发送模块将测试后得到的数据组合为一个回测寄存器，并按照串口通信协议将回测数据发送回上位机。
串口通信模块选用MAX3232芯片，现串口的全双工数据传输。
2.2 软件设计
3.系统测试验证
3.1 常规测试
以芯片74LS08为例，测试流程如下：
（1）使用Microsoft Office Access 2003软件建立测试数据库，并在数据库中建立几款不同被测芯片的测试数据。
（2）在芯片型号检索对话框中输入“74LS08”型号后，点击“确定”按钮即可完成芯片检索的流程。
（3）自动测试模式下，系统将调用数据库中被测芯片的完整测试数据，并且完成整个测试集的循环测试。
3.2 故障测试
此时，如果被测芯片依然为74LS00芯片，而从上位机的数据库中重新调入74LS00芯片的测试信息进行测试，其测试结果则显示为“该芯片功能测试全部通过”。其显示界面如图3所示。由此可以验证，测试系统对芯片功能故障的判断十分准确，并且测试系统可以准确的识别存在故障的测试矢量位置，以便于用户进行进一步的分析。
4.结论
本文用FPGA进行了一个芯片功能测试系统，并对其功能进行了验证，实验结果表明该系统测试方法简单，测试过程迅速，测试结果准确。该系统为芯片功能测试提供了一个很好的解决方案，具有重要的应用价值。
参考文献
[]罗和平.数字IC自动测试设备关键技术研究[D].成都：电子科技大学，2008.
[2]马秀莹.新型超大规模集成电路（VLSI）直流参数自动测试系统[D].北京：北京工业大学，2005.
[3]康华光.电子技术基础（数字部分）[M].北京：高等教育出版社，2005.
[4]张伟伟.混合电路仿真中的元件建模与故障建模技术研究[D].武汉：华中科技大学，2008.
【关键词】集成电路；无线；报警
1.引言
如今外出已成为人们生活中不可缺少的一部分。然而，人们随身携带的贵重物品比较多（如手机、钱包、钥匙等），有时需要和老人、孩子一起外出，这时，他们的安全问题是我们不得不考虑的。
基于集成电路的无线报警系统主要由无线发射器和无线接收报警器两大部分组成，接受报警器安装在物品上或放到老人孩子身上，发射器由监护者控制，当无线发射器和无线接收报警器的距离超过3m（可自行调节），报警器就会发出响亮的报警声，并且振动，以提醒人及时注意，方便找到报警器所在位置，避免了意外损失。当然，根据这一原理，本无线报警系统也可以应用在博物馆、银行等地方，有效地防止物品盗窃丢失问题的出现。
2.设计方案
2.1 系统组成
本系统由无线信号发射器电路和无线信号接收报警器电路两大部分组成。
图1 系统总体结构图
无线发射器电路由低频振荡器和高频振荡器组成。低频振荡器由电阻器Rl、R2、电容器Cl、C2和时基集成电路ICl组成；高频振荡器由可变电阻器RP、电感器Ll、电阻器R3、R4、电容器C3-C9、发射天线Wl和晶体管Vl组成。
无线接收报警器电路由无线接收处理电路和报警电路组成。无线接收处理电路由无线接收集成电路IC2、电容器ClO-Cl9组成；报警电路由音效集成电路IC3、晶体管V2、电阻器R5、二极管VD和扬声器BL组成。
2.2 元器件选择
Rl-R5均选用1/4W金属膜电阻器。
Rp选用有机实心可变电阻器。
Cl-C4、Cl5和C18选用独石电容器或涤纶电容器；C5、C7-C14、CI6和C17选用高频瓷介电容器或玻璃釉电容器；C6和Cl9均选用瓷介微调电容器。
VD选用2CPlO型硅普通二极管或1N4007型硅整流二极管。
Vl选用S9018型硅NPN高频晶体管；V2选用S8050型硅NPN晶体管。
ICl选用NE555型时基集成电路；IC2选用TDA7000型无线接收集成电路；IC3选用KD9561型报警音效集成电路。
Ll用φlmm的漆包线在φ7·5nm的圆柱体上绕3匝后脱胎成空心线圈；L2用φO·5hnln的漆包线在φ5mm的圆柱体上绕5匝后脱胎成空心线圈。
3.工作原理
低频振荡器振荡工作后，输出lkHz的振荡信号对高频振荡器进行调制，调制后的高频信号通过天线Wl向空中发射出去。在无线接收报警器与无线发射器的距离在3m之内时，天线W2将Wl发射的高频调制信号接收下来，再送至IC2进行译码解调处理，使IC2的2脚输出低电平，IC3不能触发工作，BL不发声。
若无线发射器与无线接收报警器的距离超过3m时，则无线接收报警器将收不到Wl发射的高频调制信号，IC2的2脚输出高电平，使lC3受触发工作，其输出的音效电信号经V2放大后，驱动BL发出报警声。
4.结语
本系统发射器由主人随身携带，报警器和物品放在一起，用于防止物品丢失或老人孩子走失。防丢报警距离可以根据不同需要连续调节安全距离（0～25m），一般箱包、手机约3米，老人、小孩15米左右。系统采用智能电脑芯片控制，电路简单，成本较低，而且性能稳定，当多套装置在同一场所同时使用时，不会发生相互串机干扰的现象。本系统采用集成电路技术，很容易做成外观小巧精致的装饰品，具有很好的隐蔽性，让使用者感到轻松自如、得心应手。有时当多个物品共用一个总发射器，一旦总发射器不能立刻找到，想找回所需物品也将变得困难，因此可以在一个或几个物品上也安装上小发射器，在总发射器上附加报警器，这样就可以利用物品上的发射器感应并找回总发射器，然后再利用总发射器找回所需物品。此外，因此它的应用范围较广，如博物馆、银行等，市场需求量会比较大，是现代社会的必备品之一，具有较高的推广价值和较好的应用前景。
参考文献
[1]任卫红等.一种无线寻物器[P].中国专利：ZL20112 0199514.6，2012-1-4.
[2]李路等.基于PIC单片机的无线报警系统设计[J].通信技术，2011，44（3）：48-50.
[3]王彦芳等.智能无线报警系统的设计与实现[J].河北大学学报（自然科学版），2002，22（3）：288-290.
作者简介：
代婷婷（1990—），女，主要研究方向：通信工程。
【关键词】SSO 同步 身份认证 集成业务系统
1 背景
针对承钢目前系统多，账户多，密码多套的情况，在本次实施中，在门户中完成单点登录功能，是用户登录门户即可登录其他系统，避免重复登录，管理多套账户密码，方便用户使用。
2 系统实现
2.1 定位及分工
2.1.1 以统一工号为基础的数据同步
业务流程管理系统通过数据同步接口与统一用户中心进行用户数据的交互，数据的同步采取实时同步策略。目前只做统一用户中心和其他业务系统的人员数据同步。各业务系统之间以承钢公司员工工号为基础进行同一用户验证与同步。
2.1.2 统一用户同步机制
提供了各业务系统之间的实时数据交换功能，将统一用户中心的组织机构以及人员数据抽取，经过过滤、清洗、转换形成其他业务系统所需要的数据。业务流程系统统一用户同步使用触发器同步机制。
前提条件：
（1）创建临时表存放增量数据，临时表中要增加操作顺序以及操作类型两个字段。
（2）为源数据表创建三中操作类型的触发器，源数据表需要有可唯一标识某一行的列。
实现方式：
业务流程管理系统对用户表表操作的时候会自动向临时表表中添加操作数据信息，DI模型获取临时表表中的数据，将数据交给“Swinch/Case”步骤根据临时表的OPERATION字段信息分别将三种不同的操作交给后面的流程处理。
（1） insert操作会将数据传送给“选择插入的数据”进行数据过滤交给“前置数据插入”把数据插入到其他业务系统的用户表中。
（2）update操作会将数据传送给“选择更新的数据”进行数据过滤交给“前置数据更新”把其他业务系统的用户表中对应的数据更新。
（3）delete操作会将数据传送给“选择删除的数据”进行数据过滤交给“前置数据删除”把其他业务系统的用户表中对应的数据删除。
最后做完以上操作后将同步完成的数据从临时表中删除。完成整个同步过程。
2.2 定位以及分工
2.2.1 单点登录服务器
SSO-server即单点登录服务器。SSO Server负责完成对用户的认证工作，需要独立部署。SSO Server处理用户名 / 密码等凭证 （Credentials） ， SSO组件提供了灵活的接口/实现分离的模式。 通过实现用户认证接口，验证统一用户中心数据，并在此基础上增加令牌卡加强登录安全性。
2.2.2 单点登录客户端
SSO Client 部署在客户端应用上，负责将客户端应用的受保护资源的访问请求重定向到SSO Server 进行认证。通过扩展SSO Client即可实现其他业务系统的单点登录集成。
2.2.3 Portal首页
Portal首页作为前端门户，需要集成各业务系统，将各业务系统的内容和业务整合在统一的门户页面上，供用户在统一的界面上获取各种来源的信息，而不会意识到信息的真正来源。
2.3 SSO单点登录集成方案
2.3.1 前提条件
（1）部署SSO-Server单点登录服务器。
（2）集成业务系统应用实现方式。
（3）SSO-Server改造，在实际部署实施中可根据业务系统的不同的实际情况进行配置和扩展。修改认证模式相关的配置在sso-server＼WEB-INF下的deployerConfigContext.xml文件中authenticationHandlers属性下。可同时配置多种不同的认证模式，只要有一种通过验证，用户即为合法用户。
（4）当业务系统无法改造时，为了支持这类系统的单点登录集成，SSO组件提供了模拟登录功能。将原有系统的用户信息与单点登录的用户信息做映射。用户通过SSO登录时，由SSO Sever对访问者进行身份认证。在已登录的情况下，用户访问集成系统时，根据用户映射表获取原系统用户名和密码，并调用原系统登录入口，将获取的原系统用户名和密码作为参数传递给原系统的登录url，达到集成的目的。这种集成方式无需改造原有系统，但是需要维护用户映射关系。
（5）Sso-client改造，业务系统初始化并实现接口类。实现SSO Java Client提供的IContextInit接口，并将并将初始化实现类部署在应用的WEB-INF/classes目录下。接口说明如表1。
（6）修改业务系统的web.xml。在待集成的业务系统的web.xml文件中，添加内容。修改sso-filter config中涉及到应用IP，SSO-server IP地址等配置的IP地址与端口的配置。
3 结语
通过系统单点登录的集成，解决了承钢集团多系统登录的复杂性，提高了工作效率。并且在重要岗位配发动态口令卡的方式，有效的保证了关键用户信息的安全性。
【关键词】高速公路；机电系统；公路技术应用
高速公路机电系统是发挥道路设施交通功能的主要辅助系统，包含有多个子系统，属于以电子、电气、控制、通信、机械、计算机网络和交通工程等技术为基础的综合性系统，通信系统、监控系统和收费系统以及供配电照明系统互相配合，协同作业，通过子系统内部和各子系统之间由通信网联系，监控系统和收费系统大都为计算机控制系统，实现光缆数字通信连接成远程计算机网络，从而完成各网络间的信息共享。
1 监控系统分析
监控系统是实现高速公路运行管理的主要手段。监控系统的目的是保证行车“安全”和道路“畅通”，其的作用是监视与控制，主要完成实时采集、记录和显示交通流数据、事故信息、气象信息，并据此判断各路段的交通状况，交通控制信息，对全线交通状况进行控制和调度。并在此基础上，再实现高速、环境保护等其他目标。监控对象属性在很大程度上决定监控系统的检测、控制方式、系统组成和设备配置。监控需要了解高速公路交通会出现哪些情况（交通流有几种状态），特别是那些影响“安全”和“畅通”的状态有何特点；需要确定用什么方法来描述、检测和转变（控制）这些状态。
监控系统的具体功能是准确及时采集交通流、交通环境和主要交通设施状态的各种信息，并根据已掌握的信息，迅速做出有针对性的处理和优化控制方案，并立即执行；通过建立多种信息渠道，为用户提供信息服务，引导驾驶员调整行驶行为，达到交通流动态平衡；可以进行探测和确认交通事件、隧道火情控制、冬季路面使用状态检测等专项检测；对交通事故能够做出快速响应，迅速排除事故根源和提供救援服务；并通过建立高速公路交通数据库，支持道路运行状况的评价，为改善高速公路经营和交通管理的决策提供数据分析。
2 通信系统分析
通信系统是高速公路现代化运行管理的支撑系统，通信系统实现监控系统和收费系统的高效运转，同时保证高速公路各管理部门间的业务联络畅通，并要为高速公路管理部门和外界建立必要的联系网络，同时，通信系统也是交通信息最主要的传输载体，为各种网络服务及电视会议系统提供传输通道。通信系统的主要任务是根据规定的技术要求，确保整个系统数据、命令、图像及语音等多种信息传输的及时性和准确性。因此，安全、可靠、完善和高效的通信系统是高速公路正常运行的重要保证。
高速公路通信的主要特点是专用性强，通信对象主要是高速公路管理部门内部各个单位和高速公路使用者；需要传输的信号种类繁多，有语音、图像、数据和GPS定位信号等；对各类信号的传输有明确要求，如图像和语音的实时性，控制指令和报警信号的高可靠度，收费数据严格的连续性等；另外是通信方式繁多，几乎包含了当前所有的通信方式，如光缆通信，程控电话，计算机网络数据和多媒体通信，移动电话，微波和卫星通信等；数据、图像和语音的传输和处理直接相联，通信系统是作为监控、收费等计算机网络的通信支网而出现，计算机直接参与通信是公路通信的主要特点；同时要求可靠性高，稳定性强，通信系统每天24h不间断运行，中断会丢失重要数据或造成事故处理不及时。
3 收费系统分析
收费系统在高速公路的运营管理中起着至关重要的作用，也是高速公路规范化运作、统一管理的基础保障系统。收费系统实现的主要功能是收费通量统计和车辆分型，按标准收取通行费并发放收据，统计、汇总与收费有关的数据和交通量数据，传送到收费站点、收费管理所、监控中心等各级管理部门的上一级计算机进行处理，编制各类管理报表和进行数据分析，存储重要数据，并根据监控中心的命令，对出入高速公路的车辆进行控制和调节。
该系统一般为三层次结构：收费车道、收费站（或称收费监控广场）、收费管理中心，收费系统在高速公路主线或匝道设有收费站，收费站根据进出交通量和道路条件设有若干条入口和出口收费车道。收费车道由收费岛加以隔离，岛上设置有各种收费设备。收费车道前后形成一个宽于道路路面的收费广场，以便车辆排队等待交费和供车辆加减速缓冲用；广场旁设有收费监控楼，对收费广场的情况进行实时监控。如果对收费采用计算机管理，则用计算机数据通讯网络将收费车道、监控广场和收费管理中心三级设备组成一个高效率的计算机收费网络系统。
4 供配电照明系统分析
供配电照明系统是高速公路机电系统必不可少的辅助系统，也是提供给收费、监控、通信系统设备用电的系统。供配电照明系统的主要功能是按照规定的技术要求，24h不间断的对机房内部设备和外场终端安全供电。要求既能正常供电，也能紧急供电。其中正常供电包含变电和配电两部分。变电建设有高压和低压配电室以及装备各种配电箱和配电屏。配电则按沿线布设电缆管道及各种规格电力电缆和控制通信电缆。紧急供电一般配备柴油交流发电机组、防酸漏铅电瓶及UPS电源。高速公路照明一般有三个部分：主车道照明、广场（立交和收费站）和隧道照明。在运输繁忙、事故多发（立交和匝道连接点）、重要（主车道）路段设置主线照明，可以改善夜间行车环境，减少道路交通事故发生。照明能使CCTV摄像机充分发挥夜间监视的功能；收费广场采用高杆照明，以保证收费车辆的安全交汇和排队。隧道照明在白天和黑夜都必须工作，隧道内各区段的亮度分布需满足人的视觉适应特点；各路段的人工照明亮度需要按照环境亮度条件进行调节；而且隧道内还应当设置断电和火灾时的应急照明系统。
5 综合防雷系统分析
高速公路机电系统应当把雷电的危害及其防护技术措施放在重要的位置来考虑。雷电防护属于一个系统工程，在所有的电力和工业设备上都很相似，要求较高的可靠性。随着大规模电子设备日益广泛的应用，高速公路机电系统不同程度地遭受了雷电侵害，轻则设备被雷电击坏，造成系统部分功能丧失，重则造成系统瘫痪，经济损失惨重。高速公路具有点多、线长、面广的特点，既有大量的强电设备，又有监控、通信、传感等弱电设备，因此对机电系统的防雷问题也应该从接地网、电源线、接地体、电源系统、传输光缆、电缆、整体机房防雷等多个方面进行全方位整体防雷研究，及时避免机电系统遭受雷击损害。
参考文献：
[1]吴伟国，张平乐，王帆.浅谈机电系统建设与高速公路智能化[J].湖南交通科技，2009（04）.
[2]靳引利，范晓，雷雨.高速公路机电设备维护管理系统的设计与实现[J].公路交通科技（应用技术版）. 2007（09）.
关键词：高速公路建设；机电工程管理；管理现状
一、高速公路交通机电工程特点
交通机电工程由监控系统、收费系统和通信系统等几个方面组成，并具有各自的功能及特点。
（一）监控系统。监控系统是实现高速公路大流量、快速和安全的指挥调度系统，它是根据交通流、气候、路况及随时发生的意外情况，对车流进行适时指挥。尤其是意外情况，会不同程度地对交通状况产生影响。如由于交通事故、车辆故障、道路维修以及恶劣天气等造成的局部交通阻塞，甚至引发二次交通事故，因此必须及时地采用先进的、自动化程度较高的监控系统设备来检测、发现、疏导和处理这些异常事件，保证高速公路的安全和畅通。高速公路监控系统由信息采集子系统、信息处理子系统、信息子系统和信息传输子系统组成。
（二）信息采集子系统。主要由地图板、车辆检测器、紧急电话和闭路电视等构成；信息处理子系统主要由计算机构成；信息子系统主要由大屏幕投影仪、可变情报板、以及用于交通管制的可变限速标志、车道信号灯等构成；信息传输子系统主要由SDH光传输设备、程控交换设备、无线集群移动通信和光纤线路等组成。
（三）收费系统。车道收费系统是对进出口车道的车辆进行收费或发卡，将收费数据实时的存入收费站的管理服务器，在车道本系统内控制通行信号灯、雨棚信号灯、电动栏杆、车道检测器及报警系统。对冲卡车辆，系统可以抓拍冲卡车辆的外形、车号，并自动发出报警信息通知值班人员，以便及时采取响应的处理措施，维持通道的正常秩序。目前主要有条码、磁卡、非接触式IC卡以及不停车收费等几种收费方式。收费系统的建立与使用，将使高速公路通行费的征收工作更加科学化、现代化，同时也更能体现出高速公路方便、快捷、安全的优点。
（四）通信系统。通信系统为高速公路的管理、监控、收费和图象信息的传输提供不间断地通信保障，是管理人员及时掌握路况，利用集群调度和专网电话作出快速反应，保证救援工作及时有效地进行，确保高速公路安全畅通的重要基础建设。主要由光纤数字传输系统、程控用户交换系统、集群移动通信系统、紧急电话系统、网管系统、通信电源系统等六个子系统组成高速公路的调度和管理网络系统。
二、高速公路交通机电工程管理现状
（一）监控体系。随着高速公路的快速发展，但在一定时期内并没有带来交通流量的大量增加，相对于高等级公路建设的快速增长来说，交通流量发展的过程相对比较缓慢。目前，我国投入营运的高等级公路绝大多数依然没有达到设计的交通流量，公路交通依然没有达到饱和状态，公路营运以及管理服务都处于比较好的水平。因此，在我国，高等级公路交通还不需要设计匝道管理与控制。但是，为了预
防和处理高等级公路交通的突发事件以及记录有关交通数据资料，高等级公路两侧一般需要按照每一至二公里的标准设置紧急电话，方便监控、管理、拯救和服务。此外，可以在高等级公路交通的入口和出口埋设环形线圈检测器，以便更好地统计汽车流量。
（二）收费体系。当前，我国高等级公路交通收费的主要方式有开放式或封闭式两种。一般情况下，我国高等级公路交通的收费基本都采用不带储值功能作用的非接触式IC卡作为通行券，而人工收费、人工识别车型、检测器校核、计算机管理以及闭路电视监视的封闭式收费等，则是我国国内高等级公路收费的主要形式。而这些收费体
系产品无论是从产品生产、软件开发以及体系管理等方面均可在国内实现，这为国内高等级公路交通的管理带来极大的便利。
（三）通信体系。通信体系是高等级公路交通监控体系和收费体系赖以存在的前提和基础，处于高等级公路交通机电工程项目的基础地位，发挥着中枢神经体系的作用。因此，只有高等级公路交通机电工程的通信体系正常运转了，才能保证监控体系和收费体系的正常运行。所以，在设计、施工、管理及投资方面，我们必须引起足够的重视，确保高等级公路交通机电工程的通信体系正常运行。目前，我国高等级公路交通的通信体系一般都是基于专用方面而设计的，主要是通过光纤综合通信体系，采用远端光环或者模块接入，进而完成了对公路交通路段数据、话音以及图像的传输等。但是，由于通信体系初期建设投资比较大，需要我们从经济的角度通盘考虑，要充分考虑与现有网络连接，充分利用现有资源。也必须要充分采取预留光纤、预埋通信管道等有效措施，更好地发挥潜在的效益。
三、高速公路交通机电工程的具体方法
（一）要充分考虑公路交通的需求。随着现代交通事业的快速发展，人们的需求日益呈现多样化趋势，而且也对高速公路交通提出了新的更高的要求。对此，我们必须进一步提高高速公路交通管理体系的正常运转，这也是高速公路交通机电工程建设最为基本的要求之一。此外，要针对高速公路交通的实际情况，充分考虑道路交通结构及其特点，既要考虑中央分隔带对公路交通的实际影响，又要考虑公路交通对检测仪器的直接影响。而对于那些交通事故频发、多发路段，可以考虑设置视频检测仪器等，全面采集交通信息及数据资料。与此同时，要兼顾整体公路交通的流量和信息需求，还要充分考虑有关信息及数据的处理、共享等具体问题。
（二）保证机电工程建设投资额度的科学性和合理性。保证投资额度的科学性，是对高速公路交通机电工程进行优化的关键所在。当前，对于同样具有公路交通信息数据采集和处理功能的机电工程设而言，选择不同类型的设备，所需要的成本相差比较大。因此，我们在考虑高速公路交通机电工程的投资建设时，必须从以下方面来保证机电工程建设投资额度的科学与合理：一为直接成本，即工程建设所需的直接投资额；二为间接成本，包括设备的安装、维护以及维修等成本；三为现有体系成本，在进行成本估算时必须计算在内。所以，对高速公路交通机电工程建设进行综合成本分析是非常必要和关键的，也是保证投资额度科学合理的关键所在。此外，还必须考虑高速公路交通机电工程建设的可扩展性，在考虑高速公路交通实际需要的前提下，要尽量保证高速公路交通机电工程体系的可行性。
（三）优化环境。工作环境是对高速公路交通机电工程进行优化的重要影响因素。这是因为工作环境直接影响到采集、检测、使用的效果，而对于高速公路交通机电工程的具体要求也不尽一样。因此，高速公路交通机电工程的各个体系之间能否相互协调，至关重要。同样，具有公路交通信息数据采集、传输和处理的各个体系、具体操作步骤等，都要与高速公路交通机电工程建设的整体设计与原则保持高度一致，也将为后期的更新换代和优化升级奠定基础。
四、结语
[关键词]输电线路;融冰;监测系统
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）24-0042-01
前言：目前在世界范围内自然灾害频繁发生，而输电线路容易受到各种极端天气的影响，其中较为严重的是低温雨雪对输电线路造成的危害。在我国，第一季度及第四季度，全国大部均面临低温雨雪天气。雨雪过程频繁，输电线路覆冰现象多发，对电网的影响巨大，也对人们正常的生产生活造成一定损失。本文通过对输电线路融冰过程进行分析，由此提出监测系统的设计与实现。
1.目前的融冰方式
1.1 交流短路融冰
人类使用交流电的历史已经很久，对交流电的各种利用也研究得比较广泛，利用交流电流融冰已经在国内外被普遍使用。目前国家电路系统中，交流线路所占比例大，例如湖南电网、应用交流电流进行融冰相对方便快捷，可从电网中直接取得电源。交流短路融冰的原理是在线路中造成局部短路，使导线发热至可以融冰。
包括三种类型：三相短路融冰、两相短路融冰、线―地单相短路融冰。对于进行技术改造困难，无法抵抗强覆冰的线路，交流短路融冰比较适合。但所需功率很大，因此只适合电压不超过220kV的线路，而不适合电压超过550kV的覆冰线路。
1.2 直流融冰
直流融冰相对于交流融冰来说具有更多的优势：所需功率小、耗时短、融冰速度快，操作简便易行、对电网正常工作的影响较小等。在1972年前苏联开始使用二极管整流装置后，世界各国纷纷投入到对直流融冰技术的研究中。我国在2008年南方遭受极端天气之后，电力科研工作者对直流融冰装置和技术进行了自主研发，并在全国范围内进行推广，2009年至今每到覆冰期进行应用时，在应用规模和效果上表现优异，已走在世界先进水平。随着科技的不断发展进步，直流技术不断改革创新，整流元器件也多种多样，功能齐全，适合场景多。直流融冰技术应用越来越普遍。
1.3 过负荷融冰
过负荷融冰对于电压等级为110kV的地区特别适用，地区电网不需要断电，只需要提供足够的负荷就可以进行融冰。过负荷融冰也称为运行方式融冰，原理是通过调整电路的运行方式，而不用使电网停止工作，对覆冰的线路部分的负荷电流增大，来增加电能转化为热能的功率。这种融冰的方法简便，对电网的影响不大，只需对电网运行方式进行调整。过负荷融冰的方法较多，目前主要采用的是这几种方法：基于调度的调整潮流法、基于增加无功电流的融冰法、基于移相器的带负荷法等。目前我国电网仍然是使用220kV输电线路，和110kV线路存在很大联系，所以使用过负荷融冰方法也比较适合。
2.融冰方案分析
2.1 融冰电流计算不准确
选择何种融冰方法直接决定了融冰电流的计算方法，而融冰方法的选择又与融冰线路的特点以及该线路在电网中的功能等相关联。导线电阻、导线状态、线路长度、天气情况都对融冰的电流计算有很大影响。加拿大水电局根据线路覆冰的薄厚、环境的温度、风向以及风速、输电导线与水平地面间的距离、导线自身的电阻、吸热系数等数据，研发了一种计算融冰电流的程序。在我国，各级、各地电力研究院根据《电力系统分析程序》，也进行了一系列的研究方案。但是这些理论成果在实际应用中并不方便，同时准确度比较低，在具体情况中，对融冰电流的计算的把控并不是十分精确。
2.2 融冰时间计算不准确
从对国内外融冰系统的现状分析来看，对融冰时间的计算主要采用的方法是建立数学模型，所得假设比较保守固定，例如在实际情况下，输电导线上的覆冰并不是十分整齐的对称图形，而经常为椭圆、菱形、锥形、针状等不规则的形状。同时，在融冰过程中，覆冰比较薄的部分常常会出现水膜，水膜的出现将会使冰绕其重心旋转，融冰时间因此减少;同时，输电导线的震动和弯曲、融冰时的天气状况、环境中的风速、导线覆冰厚度与地面覆冰厚度不一致等都会对融冰时间计算的数学模型假设结果造成影响。实际上，融冰所需时间通常比假设的结果要久。
2.3 线路融冰的可行性
对于融冰线路的可行性进行分析，融冰电流需要的融冰电源的电压是关键。由于设备能力和实际情况的制约，系统存储无功的能力受限制。对于长度不超过169km的输电线路，如按交流短路融冰方式来说，最小融冰电流所需融冰电源为220kV，但无功功率同时限制了电源电压，若按照此种方式融冰，则无功功率应大于或等于2000Mvar;而对于550kV供电线路来说，不能使用220kV作为融冰电源，也不能使用550kV作为融冰电源。当环境温度在18摄氏度、无风，融冰电流不低于4000A时，可使用直流融冰的方法，所需功率由系统提供，不多于200MW。综上，要针对各种线路，与实际情况相结合，选择适宜的方案对线路进行融冰，才能高效快捷地完成融冰任务，保障广大人民群众的利益不受损失。
3.监测系统的设计
3.1 系统组成
输电线路融冰过程监测系统有很多种，通常包括对输电线路气象情况微小变化的监测，例如环境温度、湿度、风向、风速以及气压等;同时也可监测导线的覆冰状况，例如导线的弯曲程度和震动幅度等;此外还可监测导线的实际工作温度。监测系统的组成的基础是位于省级监控中心的主机，还包括下辖地市的电力部门监控中心的主机、线路通信分机、气象监测分机、专家系统等五个部分。通过这种输电线路融冰过程的监测系统，可对导线温度、覆冰重力动态变化、风向、风速、温度、湿度、压力、降水量进行从上到下的实时监测。
3.2 系统运行
该监测系统的运行方式如下：首先根据省级监控中心的主机根据时间变化得到的环境温度、湿度、风向、风速、大气压力、导线的覆冰状况、导线的弯曲程度和震动幅度、导线温度等信息，对此进行收集整理的同时，要通过线路通信分机对各地市的气象监测分机进行联系，将信息发送下去。根据建立的数学模型计算并分析各个监测地点融冰线路的覆冰、融冰状况变化情况以及当前导线的温度变化情况等。省级监测中心可对线路通信分机进行参数设置，可直接对地市级监测中心的结果进行处理分析，这样，能够有效地提高融冰线路监测系统工作的效率和灵活程度。
3.3 系统试验效果
采用上述的输电线路融冰过程监测系统进行试验。从线路覆冰开始监测，线路覆冰经过起始阶段，发展阶段以及稳定阶段，期间可能会出现短时间覆冰大面积脱落，当覆冰过程结束时对该线路进行融冰，通过省级监测中心所得信息，操作人员对线路进行直流融冰操作。监测分机将融冰情况实时经由通讯分机上传至监控中心，通过专家系统，可对导线温度进行调节，并记录测量数据，最终自动地绘制出一条温度随时间变化的曲线。通过该曲线可以清楚地了解整个现场覆冰融冰的情况。当线路覆冰程度为零时，系统通过地市级监测分机和通讯分机的反馈，可提醒操作人员停止融冰操作，结束融冰过程，避免导线温度过高引起不必要的损失。该试验表明，此系统对线路融冰具有很高的监测效果以及操作简便易行等优点。
结语
输电线路覆冰会造成很多问题和严重的后果，最直接的就是会给社会带来经济损失。所以线路的覆冰机理的研究、相关数学模型的建立、融冰过程的实现以及融冰过程的监测都十分重要。通过对融冰进行监测，可提高融冰效率，节约社会资源。
参考文献
关键词：城市路灯；电气系统；设计原则；设计要点；自动化控制；远程监控
一、城市路灯电气系统的设计原则
城市路灯电气系统的设计原则主要表现为：（1）统一协调原则。首先应该以全局观念为设计的指导理念，将灯光的亮度、光影关系以及照明方式进行整合式考量，对于各个部分能够对整体产生的影响进行分析。在进行城市路灯电器系统设计之前都需要制定一个建设规划，确保整个建设工程能够在规范的环境下进行。在对其进行整合式考量的过程中，应该对规划的内容进行了解，使其能够具备参照借鉴意义，分清系统设计的主次，对于一些重点环节进行明确。（2）绿色照明原则。随着低碳环保概念的深入，城市路灯设计必须在绿色理念的指导下进行。对于照明产品进行选用的过程必须遵循节能环保的原则，确保所选的产品具备使用期限长、电能利用率高。对于照明电器系统进行较为严格的管控，避免光污染的出现，为我国的可持续发展事业做出巨大的贡献。
二、城市路灯电气系统的设计要点分析
1、合理选择城市路灯参数。（1）布灯间距的选择。间距的选择在符合规范前提下尽量增加安装高度，扩大安装间距；（2）布灯方式的选择。为单侧布置、双侧交错布置、双侧布置和中心对称布置，要结合路面的断面形式综合考虑。一般，若选择单侧布置，则道路有效宽度值为实际路宽与一个悬挑长度的差；若为双侧布置，则有效宽度应定为实际路宽与两个悬挑长度的差。若为中心对称布置，则有效宽度与道路实际宽度相等。从而结合灯杆高度等基数可计算出城市路灯的平均照明度，并按相关标准进行设计和安装。
2、合理选择照明灯具。（1）截光型灯具：此种灯具最大光强方向范围为0～65°，90°允许最大允许光强为10cd/1000lm；优点为眩光轻，不刺眼。缺点为照明范围较小，周边灯光昏暗，为快速路、主干路等主要道路照明灯常用类型。（2）半截光型灯具：此种灯具最大光强方向范围为0～75°，90°允许最大允许光强为50cd/1000lm；优点为眩光适中，光线照明范围较大，实用性高。为次干路及支路市政照明灯的首选类型。
3、强化路灯线路与路灯接地设计。线路设计是路灯安装中的重点，设计过程要综合考虑线路损耗以及电压供给问题，确保供压稳定。一般设计为额定电压值上浮5%或以上。根据车流量以及照明效果，对亮灯盏数进行控制。灯光照明要首选满足需求最大的群体，实现资源合理利用。随着技术的发达，微机监控和无线控制成为目前主要监控模式。目前，对于路灯安装接地的主要问题是安装规范不统一。TN-S接地系统由于安全系数相对较高，因此应用最为广泛。其原理为：专用保护线PE上电流和对地电压均为零。并在干线上采用漏电保护器，将部分PE线越过漏电保护器重复接地。而对于PE线材料的选择，多为铠装电缆的金属外皮或者镀锌圆钢。实践证明，在路灯经过的起点、中间适当间隔和终点处打一组地极，同时要求接地电阻4Ω以下，可提高接地效果，减少触电事故的发生。
三、城市路灯电气自动化控制技术分析
1、PLC路灯自动化控制技术。PLC路灯控制技术具有可靠性、功能以及性价比等优势，例如：产品的开发时间较短、系统功能性强、在可靠性和性价比方面较高、系统的硬件齐全、产品在使用方面比较方便、系统体积小、其设计、安装和调试方面工作量相对较少，当然系统的维修也很方便等优点，该系统在工业生产中的控制装置中使用广泛。
2、城市路灯照明自动化控制系统电力载波路灯技术。照明控制系统电力载波路灯技术利用时控与光控双向来进行控制，在系统检测到每个路段的亮灯率，从而实现城市道路路灯的自动启闭，有效控制半夜灯或者全夜；利用电压和电流实现测量与监控，状态信息与控制信号是通过电力线载波技g来传输的，对供电变压器线路开路和短路等各种突发事件进行即时报警；实现智能管理和监控路灯，从而让路灯达到可靠、稳定和经济、高效的运行。
3、城市路灯照明自动化控制系统无线路灯控制技术。照明控制系统无线路灯控制构成是采用一个中心管理PC与好几个路灯控制终端节点相连，通过TCP/IP协议实现监控中心和管理中心进行通信，采用设定路灯的工作信息，如开关时间或时钟日历等，系统的指令信息是通过路灯节点的路由来把控制信息由监控中心直接传送到路灯终端节点，达到当路灯发生故障时进行报警。路灯照明灯的开关控制是通过无线电通道数据的收发来实现的，这样避开了电力线载波通讯中的不确定性与干扰的繁杂，从而提高了控制系统的确定性与稳定性，这种控制系统性价比低、投资太大，当然具有安装方便、控制组合多、布点灵活、系统安全性高的优点。
四、城市路灯远程自动化监控技术的分析
1、城市路灯自动化监控系统的组成。基于GPRS-Internet的城市路灯远程监控系统主要由两个部分组成，即监控中心的主控计算机和道路两旁路灯现场的多台远程监控终端，他们之间通过GPRS-Internet连接。监控中心主控计算机通过与Internet连接，可以采集到路灯的实时运行参数，并且对路灯进行远程监测、控制和管理。远程监控终端，即安装于路灯终端的设备，要求位于移动通信覆盖的区域范围内。远程监控终端接收执行来自监控中心的各个命令，如开关路灯命令、设置路灯开关时间、校对时钟命令等，该系统通过传感器能够自动检测出终端路灯设备的异常事故，并及时将信息上传给主控中心计算机。
2、城市路灯自动化监控的控制中心。城市路灯自动化监控是通过控制中心实现对路灯终端的控制。控制中心的规模可大可小，既可以使用一台计算机，也可以使用大型网络计算机群组。控制中心一般由主控机、显示设备、通信单元、供电设备和计算机网络等组成。
3、城市路灯自动化监控的通信网络。通信网络主要负责信息的上传和下达任务，一方面将控制中心的指令传送给路灯终端，另一方面将路灯的运行状况传送给控制中心。目前比较常用的通信技术有，有线通信、无线通信、电力载波等，该系统中选取GPRS通信方式，它具有随时随地实现比较高速的数据传输，不受时间地点的限制等优点。
4、远程监控系统的主要功能。路灯监控系统远程监控终端的基本功能主要包括通信、控制和事故预警。通信：与控制中心交换数据，接收并执行控制中心的命令，更改远程监控终端设置，上传光敏传感器采集到的光亮强度信息。控制：响应遥控命令，控制路灯开关。事故判断与报警：对采集到的光亮度进行检查，结合当前开关状态和运行时间段，判断运行状态正常与否。如发生异常或发生事故，远程监控终端立即报警。
结束语
城市路灯是现代市政设施现代化程度的标志之一，城市道路照明作为城市基础设施建设的重要内容，安全、先进、可靠的城市路灯自动化监控系统对提高城市品位以及提高城市服务水平等方面具有重要作用，同时对社会效益和经济效益的提高和对路灯管理部门的节能降耗具有重要意义。
参考文献：
【关键词】高速公路；机电工程；监理工作；质量控制
引言
高速公路机电工程也称为“高速公路智能交通系统工程”。高速公路机电系统主要包括“三大系统”和“隧道机电系统”，其中“三大系统”包括：监控系统、收费系统、通信系统；“隧道机电系统”一般包括隧道监控系统、隧道通风照明系统、隧道供配电系统。在高速公路的建设和发展过程中，监控、收费、通信三大系统是同步进行，协调发展的。现场施工过程中，高速公路机电工程建设也遇到了很多问题，在工程建设人员及广大技术人员的共同努力下，一个个问题被解决，机电工程管理有了很大进步，下面就机电工程监理工作过程中的要点进行具体分析。
1、至关重要的高速公路机电工程联合设计工作
1.1保证人员按时进场做好联合设计前的准备工作
在施工、监理合同鉴定后，为了保证机电工程项目联合设计工作的质量和进度，各个参建方应按照合同要求安排相应的技术人员和管理人员进场开展联合设计前的调查工作。优秀的设计、监理、施工、管理技术人员的全身心投入和良好合作是工程成功的保证。
1.2根据现场实际情况完善联合设计图纸
准备阶段：相关人员进行图纸会审，与相关设计人员进行技术交流和答疑，在对施工现场做好充分的调查工作的前提下，提出设备选型清单和初步设计中存在的施工疑点。
方案和设备初步优化阶段：业主、设计、监理、承包商共同沟通讨论，开始施工方案和设备优化工作，补充、完善施工图纸。
专家评审论证阶段：召开机电工程联合设计专项会议，聘请业内的专家对存疑工程进行逐一讨论，根据联合设计会议的结论编制实际施工图纸，并要求设计单位进行最终确认。
最后，根据总体设计的计划要求，监理单位要监督各承包单位制定详细工作计划，并对联合设计工作的开展情况进行落实，对每一阶段应该完成的任务指标进行验收检查。
1.3精心论证，审慎处理关键设备选型工作
设备选型工作直接决定了机电工程的质量和进度，因此，对关键设备选型审查时，要选派有经验的、技术能力较强的工程师全程参与，同时要求各工作人员及相关单位要严格、认真、细致，在不随便更换设备品牌型号的前提下确定最终设备清单。
2、加强监理工作，严把工程质量关
监理人员应严格按照“诚信守法、管理规范、保护环境、预防污染、以人为本、安全健康、优质服务、持续改进”的质量、环境、职业健康安全方针，明确岗位职责，严格检查制度，使监理工作法制化、标准化、规范化和持续化，确保工程进度控制在合同工期内，费用控制在业主概算内，工程质量等级达到优良。
2.1严格进行设备、材料进场检验
原材料、设备进场检验是机电工程质量控制的重点。根据机电工程的特点，材料和设备是构成工程的主体和基础，机电工程主要由各类型机电设备集成，在设计和施工招投标阶段即已对工程技术指标和所能达到的功能，以及设备材料的品牌型号规格进行了确定。因此，材料和设备是否与合同清单吻合，是实现设计指标、合同履约的首要标志。
2.2贯穿始终的质量控制监理工作
工程实施中将工程质量监理贯穿于施工各个阶段，采取科学的管理程序和积极有效的监理措施，对工程的施工工艺、技术要点进行分析，做好工程质量的预控、过程的监控，以保证工程质量按设计图纸和技术规范要求达标。
在现场监理服务过程中，严格按照合同文件、经批准的联合设计文件、监理规范，对单体设备、软件的安装、调试，线缆的接续、测试，系统的调试及运行，联网调试及试运行等分项、分部、单位工程进行监理，作好检验和转序审批工作，严把工程质量关。
2.3抓好应用软件的开发、测试、安装、调试及系统联调工作
完整的高速公路机电工程不仅需建设先进的、适用的、稳定的硬件系统，还需包含监控软件、收费软件、系统安全软件及社会服务等软件的测试、安装、调试及系统联调工作。并保证软件接口为其它待建高速公路机电系统的接入进行了预留。在时间节点上，一要做到：在软件开发的进度上一定提前于设备安装的进度，以使一旦提供界面，软件就能进场安装和测试。在测试中发现的问题，立即完善，再进行测试，直到完善为止。
3、协调各方关系，落实工程进度，加快实施步伐
机电工程，作为公路工程施工的最后一个环节，容易受到先前施工工序中的土建及房建工程等其他环节和因素的制约和影响。包含一定的客观因素及主观因素。
客观上：影响机电工程进度的主要因素有：隧道、变电所、收费站和服务区主体或土建工程，此外，还有通信和监控机房的提供时间及空间，场区内管道、车道和收费亭的提供时间等等。机电工程监理人员应该详细分析影响机电工程开展的各个影响因素，做好工程主体工作的施工和协调，对一些处理不了的现场难题，要及时向上级领导反馈，争取机电工程施工的时间。
主观上：随着公路工程施工的难度加大，要求机电工程施工的速度有所加快，这一成果的取得离不开先进的机电设备，机电设备具有更新换代快采购周期较长的特点，而设备的采购时长是影响机电工程进度的一个重要因素。因此，监理方应严格审查承包单位设备采购的进度是否满足工程需要，尽量保证设备采购工作不影响施工进度。
4、不容忽视的细节工程
机电工程施工中的一些质量问题多由于施工单位管理不够严密，忽视一些非重要的施工环节的工艺和技术要求，简单认为主体和关键问题确保质量关即可，但实际上往往这些所谓的不重要的、非主体的附属工序和环节出现问题或隐患，没有得到足够的重视，从而造成更大的问题和损失。机电工程是多专业的集成项目，是一个复杂的系统工程，每个细节对于整体来说都非常重要和关键，我们只有认真地做好每一个环节的工作，才能保证整体系统工程的安全有效运转。
结束语
要想实现高速公路机电工程的顺利开展，安全、优质地完成工程，对每一名监理人员来说，都充满了挑战。但是，相信在机电工程建设参建人员的共同努力下，认真分析工程中的要点环节，做到在问题面前不退缩，在解决问题过程中得到锻炼并成长，不断提高自身管理水平和技术水平，就一定能够实现工程目标，顺利的完成工程监理工作。
参考文献
[1]晓峰.浅谈高速公路机电工程线缆敷设施工的技巧[J].科技信息（科学教研），2008年06期
【关键词】双极性器件；热现象；集成电路；可制造性设计
1.引言
技术计算机辅助设计（TCAD）主要是研发新的半导体器件结构和优化工艺流程及其器件物理特性参数的技术，在过去的二十年中，从纳米级微处理器到高压功率器件的研究过程中，TCAD已经成为集成电路设计非常重要的工具，随着计算机处理能力和运算速度的提高，TCAD在研究新的器件结构以及优化工艺流程的效率越来越来高，使用TCAD工具可以大大提高成品率，缩短产品开发周期和上市时间。
Sentaurus Workbench是当今全球最为著名的IC设计软件开发商美国新思科技（Synopsys Inc.）研发的新一代纳米级TCAD仿真平台，又被称为新一代集成电路虚拟化加工与制造系统。它集成了TCAD各模拟工具，具有直观易操作的图形界面，用户可以通过图形界面来进行半导体器件结构的研究及其制备中工艺模拟和器件仿真的设计、组织和运行，并通过它所提供的数据管理和仿真管理机制，对产品性能进行有效的预测，它自动地管理信息流，其中包括用户输入文件、项目参数信息和运用看图工具来分析器件特性。
2.Sentaurus Workbench的结构和特点
2.1 SWB的结构
SWB仿真系统基于开放性的图形化环境，集成了大量的工艺和器件TCAD仿真工具（图1所示），并嵌入了可对IC加工项目、加工实验类别及实验数据进行管理、组合和优化的功能，实现了对集成电路芯片加工的实际流程进行有效的虚拟化优化模拟。就是在SWB仿真系统中嵌入了实验设计（DOE）处理模块、表面响应建模（RSM）、实验数据统计分析模块、工艺条件优化模块、简洁工艺模型（PCM）、二维和三维可视化绘图支持模块等辅助工具。SWB仿真系统有效解决了IC工艺设计的中心化设计问题，使得半导体工艺条件的优化评估和器件特性的优化分析以及互联、布线设计和寄生效应分析变得更加容易。SWB通过一系列虚拟化仿真技术进行设计评估、产量优化和失效分析，最终确定出最佳工艺条件，从而达到提高效率和节省费用的目的。
2.2 SWB的特点
作为新一代TCAD设计工具，SWB具有以下特点（图2所示）。
多功能直观的图形用户界面，把仿真过程组织到项目和文件夹中，简化了复杂仿真项目的修改和处理；
工艺流程、电学特性测试程序和可视化绘图工具分层封装，保证对模拟数据流和模拟结果的有效管理，允许不同用户共享实验信息与数据；
可以进行实验设计方法、表面响应建模、优化和统计分析功能；
在同一图形用户界面的程序调度工具可以安排和监测正在运行着的仿真程序；
灵活开放的工具界面允许第三方工具软件嵌入并提供软件接口。
3.器件结构及制程的设计
本工作取双极性NPN晶体管为例，研究了NPN晶体管正常工作时体内热现象的分布，在SWB下实现小尺寸双极性器件热损耗结构的可制造性设计，并提出具有建设性意义的研究路线。
我们研究的小尺寸纵向NPN双极性晶体管的结构如图3所示。基极设计采用双多晶硅自对准结构，可以减小基极串联电阻，同时具有更小的寄生面积，从而使寄生电容变小，使器件的速度性能得到增强。采用了多晶硅发射极技术，有助于实现发射极剖面结构的工艺控制，而使薄浅基极的形成更加容易。隔离要考虑的重点是为了降低串联电阻以增加器件的工作速度，我们采用的是浅槽隔离（STI）。
器件制程设计综述如下：衬底参数为：N-外延层、N+衬底；外延层结构：1.6μm，掺杂浓度为2.5×1014cm-3，其上采用双多晶硅自对准结构。首先，淀积厚度为3500的P+多晶硅，在930℃热退火40分钟后形成外基区；然后，注入硼剂量为1.5×1013cm-2，能量为30KeV，800℃下热退火30分钟形成内基区。接下来，淀积SiO2作为隔离墙，再淀积一层厚度为3000的N+多晶硅，注入As剂量为2.4×1016cm-2，在1050℃快速热退火1分钟后形成发射极。淀积铝作为电极引线，N+衬底作为集电极。基区（注入）结深的设计值约为0.38μm，发射区（注入）结深的设计值约为0.24μm，故基区宽度的设计值约为140纳米。
4.可制造性设计的实现
首先，在SWB环境下实现工艺级和器件物理特性仿真，保持VCE=3.0V不变，将VBE作为变量，通过调节VBE使得VCE恒定，由SWB模拟可以得到VBE与晶格温度的关系曲线，如图4所示。
由图4可以看出，随着晶格温度的升高，VBE逐渐增大，在大约T=350K时，VBE达到最大值约0.735V。随后，随着晶格温度的升高，VBE却逐渐减小。
当IC=5×10-4A时，我们得到了与器件结构相对应的温变三维描述，见图5所示。
图5中X坐标与Y坐标分别表示晶体管水平和垂直方向的尺寸。由图5所示，器件器件纵向的温变最大值为437.83K，最小值为432.02K。图5是由工艺级的结构设计结果自动导入器件物理特性分析系统，基于小尺寸热电流三维模型数值求解得到的。显然，图5对于研究器件荷电状态下器件结构与热效应之间的关系是至关重要的。图5中Y方向上的零点为晶圆衬底与外延层的交界位置处，沿纵向点对点的温变定量分析充分地体现出管芯级可制造性设计的技术价值和技术含量。特别是Y轴负方向顶端所涵盖的区域是器件发射极内引线部分，该部分的温变行为将诱发管芯内电极金属化层的电迁移或造成台阶开路，所有这些，都会直接造成器件失效。
5.结束语
本工作基于集成电路模拟系统SWB可制造性设计完成小尺寸双极性晶体管（BJT）热现象相关的研究。客观上为读者展示了可制造性设计平台和典型的可制造性设计的技术路线。研究结果表示出，基于器件内部结构参数的可制造性设计同器件物理特性的虚拟分析构成的所谓TCAD一体化虚拟制造与保持器件特性的最优化设计是相当重要的。
参考文献
[1]王阳元，张兴.面向21世纪的微电子技术[J].世界科技研究与发展，1999，4：6-11.
[2]D.C.Montgomery，Design and Analysis of Experiments，New York：John Wiley & Sons，1997.
[3]R.Myers and D.Montgomery，Response Surface Methodology：Process and Product Optimization Using Designed Experiments，New York：John Wiley & Sons，1995.
[4]施敏著.现代半导体器件物理[M].科学出版社，2001：26-41.
作者简介：
董志强（1955—），男，山东平阴人，海湾电子（山东）有限公司董事长兼总经理。
岳跃忠（1963—），男，山东嘉祥人，海湾电子（山东）有限公司工程部开发处处长，长期负责大功率整流桥系列的开发及性能研究，已有三项专利授权并获得两项山东省省级科技成果。
