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霍廷格匹配器Matchbox -- 介紹與應用
發布時間:
2021-12-14
作者:
霍廷格
來源:
霍廷格
隨著等離子體技術的不斷發展,其應用領域的不斷擴展,使得現代的射頻電源系統有了長足的發展。
八十年代的電子管已發展為現在的晶體管射頻電源,其功率與頻率也不斷增強。
而等離子體技術的應用更是無處不在:從智能手機、平板和柔性顯示器,到航空航天技術、半導體產業、光學鍍膜與醫療美容行業...日常生活中隨處可見由等離子體技術加工而成的產品。
談到等離子體射頻系統不得不涉及到阻抗匹配器。
匹配器根據用戶負載腔體的阻抗變化來調節自身參數,在整個系統中起到減少信號反射,達到阻抗匹配,使得所有高頻的信號皆能傳至負載點,提升能源效益的作用。
什么是阻抗匹配?
阻抗匹配指在能量傳輸時,要求負載阻抗和傳輸線的特征阻抗相等。此時的傳輸不會產生反射,這表明所有能量都被負載吸收了,反之則在傳輸中有能量損失。
簡單來說就是信號源或傳輸線跟負載之間達到一種適合的搭配。如兩個連通的、容積相等的水池,可互相交換水,但自身卻不消耗水,長時間來看(積分)經過他們運輸的水就沒有損失。
阻抗匹配主要有兩點作用:調整負載功率和抑制信號反射。
當外電阻等于內電阻時,電源對外電路輸出的功率最大,就能使一個純電阻電路功率達到最大值。
如圖1所示,電路中電流I=U/(r + R),負載功率P=I*I*R。由以上兩個方程可得當R=r時P取得最大值,Pmax=U^2/(4*r)。這就是純電阻電路的功率匹配。
電抗電路要比純電阻電路復雜,因為電路中除了電阻外還有電容和電感。
共軛匹配(conjugate matching)就是滿足其最大功率傳輸條件方式之一。共軛的含義為負載阻抗等于源端阻抗的共軛值,即它們的模相等而幅角之和為零。
簡單來說,就是源端阻抗Rs+jXs和負載阻抗RL+jXL滿足:實部相等Rs=RL,虛部相抵消Xs+XL=0,負載即能得到最大功率。
RF系統中為什么要用匹配器?
如果系統沒有內阻,所有的功率都將消耗在負載上,這樣輸出功率始終是最大的。但任何系統都是有內阻的,為了使負載的功率最大化,需要匹配器來進行阻抗匹配。
RF系統中經常提到的Pfwd和Pref就是正向功率和反射功率。所以匹配器要做到的就是使得Pfwd為最大,Pref=0。
為方便大家更好了解匹配器,以下即為TruPlasma Matchbox 1045/13(400A G2)型號的結構示意圖,該款匹配器為水冷散熱方式,主要由步進電機,微控制板,可調真空電容及電感構成。
TruPlasma Match匹配器
霍廷格電子TruPlasma Match匹配器,一經推出就在半導體及光伏市場上得到了很好的口碑和認可。
霍廷格電子提供多種規格型號的TruPlasma Match匹配器,適用于不同工業場景,如光伏,CVD,FPD,PVD,HDD,SEMI Etch等。
產品優勢:
01- 先進的匹配算法:通過軟件特別對ALD工業模式進行優化,匹配器與電源可以更好的協同工作,匹配時間可縮短至25ms每氣體脈沖。
02- 電弧拉弧檢測。
03- 同步模式:刻蝕(SEMI Etch)工藝專用的同步功能。
04- 先進的數字控制平臺:通過TruPlasma MatchBox專用軟件可以對匹配器進行控制以及模式的切換,軟件內部還集成了史密斯圓圖等檢測工具。
05 - Systemport接口: TruPlasma MatchBox特有的用于匹配器與TruPlasma Power電源之間進行同步通訊的接口。