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2024-2025 年科学博览会和 STEAM 博览会指南
广告商总是吹嘘更强大、更持久的电池，但哪些电池真的能持续更长时间，电池寿命会受到电流消耗速度的影响吗？这个项目研究了哪种 AA 电池在低、中、高电流消耗设备中保持电压的时间最长。在 CD 播放器（低消耗设备）、手电筒（中等消耗设备）和相机闪光灯（高消耗设备）中对电池进行了测试，方法是在不同时间间隔（独立变量）测量每种电池类型的电池电压（因变量）。
电池储能系统 (BESS) — 增强
基于波动性可再生能源的可持续能源系统需要存储技术来稳定电网并转移可再生能源生产以满足电力需求。电网的稳定性以及能源供应的安全性取决于发电和消费之间的持续平衡，而风能和太阳能等间歇性可再生资源无法独自维持这种平衡。此外，可再生能源的快速增长及其与电网的整合也给电网带来了越来越大的压力。因此，对电池储能系统 (BESS) 的需求从未如此迫切，它可以提供电网平衡，跟上不断增长的可再生能源容量并进一步减少碳排放。事实上，在高峰需求时段，BESS 可以放电以调节、平衡和稳定能源电网，而通过在低消耗时段对电池充电，公用事业公司和独立电力生产商可以降低其提供的能源成本。
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1. 低消耗冷却器：“经济”选项众所周知，冷却器仅在其运行时间的很小一部分时间内处于满负荷状态，而在整个季节的大部分时间中处于部分负荷状态。因此，它们必须提供的功率通常与标称设计功率不同，而部分负荷运行会显著影响季节性能源性能和消耗。这使得设备必须在部分负荷下尽可能高效地运行。因此，控制器确保水流温度尽可能高（作为冷却器运行时）或尽可能低（作为热泵运行时），同时与热负荷兼容，这意味着它会发生变化，这与传统系统不同。这可以防止与维持不必要的冷却器温度水平相关的能源浪费，从而保证始终优化要提供的功率与用于产生该功率的能量之间的比率。最终每个人都可以享受到合适的舒适度！
氯化的双苯基转化，过氧化物酶和氧化酶活性的真菌和细菌从历史污染部位分离出来
I。在超短路通道CMOS节点中，TDDB仍然是关键的可靠性问题，并保证了速度性能和低消耗要求。即使状态应力通常以比州立应力较小的速率降解设备，在毫米波域中RF操作下HBD的限制因素也可能成为毫米波域（5G）[1-3]的限制因素，其中通常相对于用于逻辑应用的电源电压V DD通常可以增加一倍。因此，一旦生成了局部缺陷的临界密度，设备参数漂移可能与软崩溃的相关性显着，可能会触发硬性崩溃到栅极驱动器区域。许多论文从口气压力期间的界面损伤的横向分析中讨论了峰值降解发生在闸门边缘之外。崩溃点发生在间隔区域，并与峰界面损伤相处[4-5]。尽管发现了BD后的离子分解机制，排水管和闸门泄漏电流已达成合理的共识，但发现在排水边缘[6-8]中产生了介电堆栈中的渗透路径。
矢量调制器相位变速器130 nm SIGE BICMOS技术用于5G应用
随着世界各地的第五代（5G）网络的引入，已经发布了几个MM波频段供商业用途。与第四代（4G）中使用的相比，这些频段提供更宽的带宽并增加空间重复使用。 此外，改进的孔径与波长比允许在降低的外形尺寸中实现相位的阵列天线系统（PHAA）[1]。 所有这些方面都将有助于满足不断增加的数据吞吐量所设想的需求。 特别是，分阶段阵列允许将波聚焦在非常狭窄的光束中。 光束可以通过控制单相移位来以电子方式进行电导。 这些系统的瓶颈是提供精确相移的困难。 因此，目前非常感兴趣的精确相位变速器，具有低消耗，足够的面积职业和相关收益的设计。 文献中已经提出了几种设计，并且它们以不同的方式实施。但是，主要区别在于被动和主动的区别。 被动相位变速器[2] - [4]在高插入损失和开销面积的费用下实现高线性。 相反，活跃的线性具有较低的线性[5] - [9]，但是，紧凑型解决方案，低损耗（或增益）的可能性以及可以用于振幅锥度[10]的增益调整，使后者最喜欢的候选者用于MM-Wave Phaas。 在本文中，介绍了IHP BICMOS技术制造的两个主动相位变速器的设计，一种旨在高增益，另一种用于低区域职业。相比，这些频段提供更宽的带宽并增加空间重复使用。此外，改进的孔径与波长比允许在降低的外形尺寸中实现相位的阵列天线系统（PHAA）[1]。所有这些方面都将有助于满足不断增加的数据吞吐量所设想的需求。特别是，分阶段阵列允许将波聚焦在非常狭窄的光束中。光束可以通过控制单相移位来以电子方式进行电导。这些系统的瓶颈是提供精确相移的困难。因此，目前非常感兴趣的精确相位变速器，具有低消耗，足够的面积职业和相关收益的设计。文献中已经提出了几种设计，并且它们以不同的方式实施。但是，主要区别在于被动和主动的区别。被动相位变速器[2] - [4]在高插入损失和开销面积的费用下实现高线性。相反，活跃的线性具有较低的线性[5] - [9]，但是，紧凑型解决方案，低损耗（或增益）的可能性以及可以用于振幅锥度[10]的增益调整，使后者最喜欢的候选者用于MM-Wave Phaas。在本文中，介绍了IHP BICMOS技术制造的两个主动相位变速器的设计，一种旨在高增益，另一种用于低区域职业。本文的其余部分如下组织。第二节描述了两个VM的架构。第三节分析了这两种设计。第四节对测量结果的评论，第五节总结了本文。
基于忆阻器的轻量级、高鲁棒性的混合神经网络
基于忆阻器的神经形态计算在高速、高吞吐量信号处理应用（如脑电图 (EEG) 信号处理）中显示出巨大潜力。尽管如此，单晶体管单电阻 (1T1R) 忆阻器阵列的大小受到器件非理想性的限制，这阻碍了大型复杂网络的硬件实现。在本文中，我们提出了深度可分离卷积和双向门循环单元 (DSC-BiGRU) 网络，这是一种基于 1T1R 阵列的轻量级且高度稳健的混合神经网络，通过混合 DSC 和 BiGRU 块，能够在时间、频率和空间域中有效处理 EEG 信号。在确保网络分类准确性的同时，网络规模减小了，网络稳健性提高了。在模拟中，通过统计分析将测得的 1T1R 阵列的非理想性带入网络中。与传统卷积网络相比，在阵列成品率95%、容错率5%的条件下，网络参数减少了95%，网络分类准确率提高了21%。该工作表明，基于忆阻器阵列的轻量级、高鲁棒网络对于依赖低消耗和高效率的应用具有巨大的前景。
为利用 C5 糖而设计的工业酿酒酵母菌株在长期发酵过程中的基因组和代谢不稳定性
生产菌株的遗传稳定性和代谢稳健性是通过工业规模微生物发酵生产生物基产品的关键标准之一。本文在一种工业乙醇生产菌株酿酒酵母中探索了这些标准，该菌株能够通过染色体整合几个关键基因拷贝来共同发酵 D-木糖和 L-阿拉伯糖与葡萄糖，从而利用这些戊糖 (C5) 糖。在模拟工业环境中长期发酵的受控生物反应器中使用批量顺序培养，发现该菌株早在第 50 代及以后就表现出 D-木糖和 L-阿拉伯糖消耗的显著波动。这些波动似乎与在整个连续批量培养中出现的频率低于 1.5% 的少数低消耗 C5 糖克隆无关，这是由于编码 C5 糖同化酶的转基因拷贝数减少造成的。此外，富含低或高 RAD52 表达的亚群（其表达水平据报道与同源重组率成正比）未表现出 C5 糖同化缺陷，这表明其他机制可能是造成转基因拷贝数变异的原因。总体而言，这项研究强调了工业酵母中存在遗传和代谢不稳定性，尽管在我们的条件下这种不稳定性并不大，但在更恶劣的工业条件下可能会更加有害，从而导致生产性能下降。
电转气在间歇性可再生能源整合中的作用
限制全球气温上升需要迅速大规模部署减少各个层面碳排放的解决方案。间歇性可再生能源的开发得到了各国政府的大力支持，其产量将大幅增加。这种高发电量的引入带来了一些挑战，特别是在低消耗时期分配高产量。应对这一挑战最受推崇的解决方案之一是整合电转气技术 (P2G)。在这方面，欧盟及其一些成员国已经提出了支持氢气生产和消费的计划。同时，值得注意的是，这些技术的发展战略主要部署在地方层面。为了让地方为能源系统的脱碳做出贡献，各国政府正在将其能源政策的应用扩展到其领土。法国就是这种情况。过去几十年来，法国通过了法律在地方层面扩大能源政策的应用，目的是确保更好、更快地部署能源转型并在 2050 年实现碳中和。因此，法国各地区都设定了开发当地能源资源的目标。法国南部的 SUD 普罗旺斯-阿尔卑斯-蓝色海岸大区 (PACA) 为履行这些空气、能源、环境和气候变化适应责任，设定的目标是到 2050 年实现碳中和，由于该地区拥有大量太阳能资源，因此大规模发展太阳能光伏生产令人担忧。该地区还提出了一项氢能计划，以支持该地区这种能源的发展并为国家努力做出贡献。这项研究采用 TIMES PACA 进行，这是一个代表 PACA 地区能源系统的自下而上的优化模型，分析了 P2G 技术如何促进太阳能资源的开发。结果表明，P2G 技术对于区域能源系统脱碳和可再生能源部署至关重要，是国家和全球脱碳目标所需要的，并有望构建整个氢链。
新建模在TDDB外的新建模为130nm至28nm CMOS节点
TDDB仍然是超短路通道CMOS节点中的关键可靠性问题，并保证了速度性能和低消耗要求。在AC RF信号操作“外状态”过程中，从低（kHz）到非常高的频率范围（GHz）[1-2]依次以“状态”模式出现。即使“偏离状态”应力通常以比“州内”应力较小的速率降低设备，它也可能成为RF域中设备操作的限制因素，而对于逻辑应用中使用的供应电压V DD通常翻了一番。不仅设备参数漂移可能会变得很重要，而且还可以触发严重分解（BD）到Gate-Drain区域中。因此，至关重要的是要精确评估态度TDDB的可靠性，并深入了解设备级别的磨损机制，因为可以在排水管上观察到故障事件（图。1a，c）和门（图。1b，d）28nM FDSOI CMOS节点中的电流。由于影响电离的差异（ii）孔和电子的阈值能量和能屏障高度，在州或偏离状态下的热载体（HC）生成及其V GS / V DS依赖性在N通道和P通道上明显不同[3]。通过低闸门敏感性进行了的比较[4]，重点是注射的载体效率，一方面，在Onders HCD下，在N-Channel侧受到较大的损害，在N-Channel侧受到了较大的损坏，并且在较大的n-channel侧受到较大的损害，并且在较大的n-channel方面受到了较大的损害，并且在较大的n-channel侧受到了较大的损害。的比较[4]，重点是注射的载体效率，一方面，在Onders HCD下，在N-Channel侧受到较大的损害，在N-Channel侧受到了较大的损坏，并且在较大的n-channel侧受到较大的损害，并且在较大的n-channel方面受到了较大的损害，并且在较大的n-channel侧受到了较大的损害。这种暗示的高能量HC可能会在栅极排水区域的OFF模式下触发BD事件[5-6]与热孔效率相关[7]。
S-821AA系列电池保护IC
本 IC 是锂离子 / 锂聚合物充电电池的高端保护 IC，包含高精度电压检测电路、延迟电路和三重升压充电泵，用于驱动外部充电 / 放电 FET。适用于保护 1 节锂离子 / 锂聚合物充电电池组免受过充电、过放电和过电流的影响。通过使用外部过电流检测电阻，本 IC 实现了高精度过电流保护，且受温度变化的影响较小。 特点 ● 高精度电压检测电路 过充电检测电压 3.500 V ～ 4.800 V (5 mV 进阶) 精度±15 mV 过充电解除电压 3.100 V ～ 4.800 V *1 精度±50 mV 过放电检测电压 2.000 V ～ 3.000 V (10 mV 进阶) 精度±50 mV 过放电解除电压 2.000 V ～ 3.400 V *2 精度±75 mV 放电过电流 1 检测电压 -3 mV ～ -100 mV (0.25 mV 进阶) 精度±1 mV 放电过电流 2 检测电压 -6 mV ～ -100 mV (0.5 mV 进阶) 精度±3 mV 负载短路检测电压 -20 mV ～ -100 mV (1 mV 进阶) 精度±5 mV 充电过电流检测电压3 mV ～ 100 mV（0.25 mV 进阶） 精度±1 mV 0 V 电池充电禁止电池电压 1.45 V ～ 2.00 V *3（50 mV 进阶） 精度±50 mV ● 过热检测功能：有、无 ● 带外置 NTC 热敏电阻的高精度温度检测电路（阻值：25°C 时 100 kΩ±1% 或 470 kΩ±1%，B 常数：±1%） 过热检测温度 +65°C ～ +85°C（5°C 进阶） 精度±3°C 过热释放温度 +55°C ～ +80°C（5°C 进阶）*4 精度±5°C ● 内置电荷泵：三重升压（调节电压 = V DD + 4.2 V） ● 检测延迟时间仅由内部电路产生（不需要外置电容器）。 ● 放电过电流控制功能 放电过电流状态的解除条件 : 断开负载、连接充电器 ● 0 V 电池充电 : 允许、禁止 ● 休眠功能 : 有、无 ● 省电功能 : 有、无 ● PS 端子内部电阻连接 通常状态下 : 上拉、下拉 省电状态下 : 上拉、下拉 ● PS 端子内部电阻值 : 1 MΩ ～ 10 MΩ (1 MΩ 进阶单位) ● PS 端子控制逻辑 : 动态 "H"、动态 "L" ● 高耐压 : VM 端子、CO 端子和 DO 端子 : 绝对最大额定值 28V ● 宽工作温度范围 : Ta = -40°C ～ +85°C ● 低消耗电流 工作时 : 6.0 µA 典型值、10 µA 最大值 (Ta = +25°C) 休眠时 : 50 nA 最大值 (Ta = +25°C) 过放电时 : 1.0 µA 最大值(Ta = +25°C) 省电时：50 nA（最大值） (Ta = +25°C) ● 无铅、Sn100%、无卤素 *5