电子电气工程——现代科技领域中的核心学科

专业简介

电气工程学是以电子学、电磁学等物理学分支为基础，涵盖电子学、电子计算机、电力工程、电信、控制工程、信号处理等子领域的一门工程学。十九世纪后半期以来，随着电报、电话、电能在供应与使用方面的商业化，该学科逐渐发展为相对独立的专业领域。

电气工程广义上涵盖该领域的分支，但在有些地方， “ 电气工程学 ” （英语： Electrical Engineering ）一词的意义有时不包括 “ 电子工程学 ” （英语： Electronic Engineering ）。这个情况下， “ 电气工程学 ” 是指涉及到大能量的电力系统（如电能传输、重型电机机械及电动机），而 “ 电子工程 ” 则是指处理小信号的电子系统（如计算机和集成电路）。

另一种区分法为，电力工程师着重于电能的传输，而电子工程师则着重于利用电子信号进行信息的传输。这些子领域的范围有时也会重叠：例如，电力电子学使用电力电子组件对电能进行变换和控制；又如，智能电网侦测电能供应者的电能供应状况与一般家庭用户的电能使用状况，并据之调整家电用品的耗电量，以此达到节约能源、降低损耗、增强输电网络可靠性的目的。因此，电气工程亦函盖电子工程部分领域的专业知识。 

电机工程师通常会经过 “ 电机工程学 ” 、 “ 电子工程 ” 或 “ 电力电子工程 ” 等名目的学位教育。尽管各种学位的侧重有所不同，但是它们大都要求学生学习一系列共同的基础课程。完成学业一般需要四年或五年时间。由于学校的性质有别，学生在完成学业之后可能会被授予工学学士、理学学士、技术学士（ Bachelor of Technology ）、应用科学学士（ Bachelor of Applie Science ）中的一种学位。电机工程学的学士学位大多要求学生学习物理学、数学、计算机科学等必修课程、完成一个或多个与专业知识应用有关的项目设计，并选修一系列与电机工程学有关的其他课程。这些准备课程会让学生学习到电机工程学的基本原理和基本实践技能。随后，学生可以根据自己专注与兴趣选择一个或多个子学科修读，直到毕业。在学校，电子工程被包含在电机工程学之中，另一些学校则认为二者各自治理的学术知识足够宽广复杂，可以分头发展。

有的电机工程师选择在毕业后继续进行研究生阶段的学习，争取获得研究生学位，例如工程硕士（ Master of Engineering ）、理学硕士，或攻读哲学博士、工程博士（ Engineering Doctorate ）学位。电机工程学的硕士课程由课程作业、研究二者或二者之一构成。而博士课程则更侧重专题的研究，经常被视为是电气工程师学术生涯的起点。在英国和一些欧洲国家，工程硕士的学习经常被认为是本科学位的一个较小延伸，而不是严格意义上的研究生学习。

研究方向

目前，国内开设的电气工程及其自动化专业，由于研究经费和科研力量的限制，学校的培养重点基本还是在系统这一块，目的是培养学生电子电工结合能力，强弱电控制原理方法，系统元件结合的原理及方法，把实现机器的自动化作为优先目标。因此，国内的本科学生其实在基础知识储备，和实践能力上还是比较强的，但是在很多 EE 专业的其他核心技术上接触较少。而美国的 EE 的研究相较于国内而言更加完备，他以软硬件系统，信息系统科学，物理技术科学三大研究方向为核心，细分出了很多的研究领域。

1. 通信与网络方向： 这是一个信号处理，计算机，控制系统，光学互相交叉的学科。研究方向包括信息理论、网络安全，交互式通讯，多点传送，信息特征的提取，传输，储存及各介质下的信息网络化等等。

2. 计算机科学与工程方向： 这是一个信号处理，计算机，控制系统，光学互相交叉的学科。研究方向包括信息理论、网络安全，交互式通讯，多点传送，信息特征的提取，传输，储存及各介质下的信息网络化等等。

3. 信号处理方向： 信号处理是电子电器工程这一学科最重要的基础学科之一，其研究方向包括声音及语言信号处理，图像及视频信号处理，线性信号机非线性信号处理，形态信号处理，统计信号处理等。 

4. 系统控制方向： 包括鲁棒与最优控制，鲁棒多变量控制系统，大规模动态系统，制造系统研究，控制信号处理的自适应系统，随机系统，线性评估设计，非线性评估设计，随机与自适应控制等。

5. 电子与集成电路方向： 该领域包括电子学，微机械学，超导电路，电路仿真与装置建模，集成电路设计，大规模集成电路中的信号处理方法，集成电路设计方法学，材料生长及特征变化。

6. 光子与光学： 这一领域是美国 EE 专业的关键研究方向之一。本方向包括光电子学装置，超快电子学，非线性光学，微光子学，三维视觉，光通讯，光印刷，光数据处理，光储存，光系统设计，全息投影，图像处理与光学材料特征研究。

7. 电力技术方向： 包括电气材料学，半导体，电力电子及装置，电机，电动车辆，电力系统态及稳定，电力系统运行，实时控制，高压电工程，电能转换。

8. 电磁学方向： 电子电气的研究与场的研究是分不开的，在这一研究方向包括微波电子学，遥感，射电天文学，雷达天线，电磁波理论及应用，无线电光系统，光学及量子电子学，短波激光，微波磁学，电磁场与生物媒介的相互作用，微波与毫米波电路，微波数字电路设计，用于地球遥感的卫星成像处理，矢量有限元，卫星通信，材料电气特性测量方法，金属零件缺陷定位。

9. 微结构方向： 这一研究是微电子学的发源学科，是以固体电子学技术为基础产生的新的重要领域 —— Micro-Electeo-Echanical-Systems MEMS. 微机电系统。这一领域是一个极多学科的交叉学科，并且对众多工程科学领域的发展有重大影响。 MEMS 最基本的技术是微制备技术和微加工技术，纳米技术。也是集成电路发展的支柱技术。

10. 材料与装置方向： 电气电子材料及其装置是美国科学界研究电子电气工程的重要研究方向，也是我们国内研究的弱势方向。这一领域包括光电子装置，纳米结构的电子学，半导体与微电子学，磁性材料，介电材料与光材料及其装置，固态物理及其应用，小型器械结构，微机械与纳米机械装置，物理化学生物传感器，装置物理学及其特征化，纳米制备与新装置，微细加工，超导电子学。

11. 生物医学方向： 利用电子电气科学的理论与技术发展生命科学的研究是美国大学的研究特点之一，而这方面也是国内研究领域的弱项。这一领域包括生物仪器，生物传感，计算机神经网络，生物医学超声，神经系统中的信号传递与编码，高能粒子与生命物质的相互作用，医学成像，生物信号处理，磁共振成像，超声成像，血管内成像，聋哑病人感官辅助系统，盲人阅读等。 

就业前景 

美国电气工程专业是申请美国留学非常热门的专业，特别是 EE 研究生专业的申请，近几年竞争非常激烈。一方面是由于国内外日益严峻的就业形势，毕业生都想使自己在竞争中更优秀，纷纷选择出国留学。另一方面，电气工程专业就业前景非常不错，待遇也相对他专业来说也较乐观。美国研究生电气工程专业的分支众多，研究范围之广，就业前景之乐观，这一专业已成为目前理工科留学生中最热门的申请专业之一。小到一个开关的设计，大到航天飞机的研究，都少不了电气工程的专业知识。

电气工程专业培养的多是高级技术人才，因此该专业毕业生在就业时的选择面很广，适应能力较强。一般来说，电气工程专业的研究生能够在电气工程相关的系统运行、自动控制、信息处理、试验技术、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域担任重要工作，也能到各级发电厂、供电局、电网调度所等企业从事电力设计、建设、调试、生产、运行、管理、市场运营、科技开发和技术培训等工作，或从事电气设备的维护、检修、安装和调试等方面的工作。此外，该专业的毕业生还可从事其他行业中的电气技术工作。

从留美工作来说，电子电气工程是 STEM 专业之一， OPT （ Optional Practical Training ）时常从 1 年延长至 3 年，且每年的 H1B 工作签证抽签机会增加 1 次，每年可以抽签 2 次，拿到 H1B 机率大大提升。

从国内就业方向上来说，一般有四类：

1. 电力公司：国家电网公司和南方电网公司以及五大发电公司 — 大唐、华能、国电、华电以及中电投应该是电气工程专业毕业生的就业首选。

2. UPA 电力设计院或研究院：主要从事设计电厂、变电站和线路、现场调试、测试、数据报告、研究等工作，工作压力不大，但薪酬相当丰厚。这些机构对人才的要求相当高，若是有过海外名校留学的经历，相信在竞争中出人头地。

3. 工程局：工作性质主要是负责电厂建设的相关工作和变电站建设。再者是到一些电气设备公司去工作。据统计，有一半以上的电气工程专业的毕业生都将从事与电力系统有关 的工作，他们大多选择进入一些大、中型的电气设备公司、自动化公司、通讯设备公司从事研发、技术支持、项目管理等工作。

4. 像用电设备、汽车、铁道、照 明、通讯、化工等行业也需要 EE 人才。 

薪资待遇 

根据 PayScale 2019 年统计数据， EE 专业毕业就业率达到 94% 以上，入门级的电子电气工程师的年薪在 5.3 万至 8.7 万美金不等，平均薪资水平为 $68,144 

当工作到达一定年限升职为高级电子电气工程师后，年薪水平大幅提升，每年 7.9 万至 13.2 万美金不等，平均薪资水平达到 $100,279 

职业规划