PECVD微波产生原理

PECVD 微波产生原理 缪国芳 李佳良 微波功率系统组成 微波功率系统简图 微波电源的功能 磁控头的构造 微波的传导 1微波功率系统组成（ 1） 以上为主机通过 CAN通讯方式控制微波电源及 所有磁控头的图列。 2微波功率系统简图（ 1） 以上为主机通过通过微波电源控制磁控头产生微波的简图。主要有 3点 1，微波电源 X2与磁控头 X1相连，磁控头灯丝电源供给，磁控头温度保护； 2， X3接头是磁控头检测到反射功率反馈给微波电源； 3， X4为磁控头给微波头磁控管阴极提供受控的负直流高压。 所有指令有主机发出控制，微波电源及磁控头的数据信息最终都反馈给主机。 （图 1） 2微波功率系统简图（ 2） 此为微波电源、磁控头及 辅助器件的单管连接图 （图 2） 3微波电源功能（ 1） 微波电源内部电路图 （图 3） 3微波电源功能（ 2） 微波电源的主要功能主要有以下三点（根据微波电源内部图） 一，通过 X4输出的负直流高压产生 1，外部 380V电压输入 X1，进入 A1模块（三相电源经 A1电路后，将滤除电网上可能出现的高次 谐波和尖锋脉冲进入电源设备，同时微波电源系统工作产生的高压脉冲谐波、 数字化噪声，经过滤波电路抑制，大大降低了对工业电网的污染。 A1电路是 电器设备执行电源抗扰度和骚扰度电磁兼容标准而设计的。） 2，从 A1模块滤波后进入 A2模块 A2模块是三相全桥整流电路，出来是一个有纹波动的直流电压。 3， A2输出有纹波动的直流电压进入 A3模块 。 A3为一个滤波电路，把有纹波动的直流电压进行滤波处理。 4，再进入 A4模块，形成一个高频高压脉冲输出。 A4为一个高压逆变功率产生电路，主要产生高频高压脉冲。 5， A5为一个高压产生电路 把 A4输入的高频正选波（ 15KHZ--25KHZ），形成一个负直流高压，最终供给磁控头。 滤波 整流 滤波 高压逆变 负直流高压 X4 （图 4） 2kw的为 -3500V 3kw的为 -5000V 3微波电源功能（ 3） 二， X3接头为反射功率监控 主要有 A11模块完成。 A11 三， X2接头为控制微波头磁控管灯丝电路继电器的吸合加电流的加热启动。 灯丝供电主要有输入电源 X1端口输入（ 2相 230V），经模块 A7，再有 X2端口供给 为 2相 230V。 另外有 A8模块通过 X2监控其他引脚监控磁控头的温度，超过 50度断开，磁控头停止 工作。 一，磁控头的功能概括 磁控管从原理上来讲是一种特殊的二极管，它有一个圆筒状的阴极以及一个与之同 轴的阳极。在工作过程中阴极发射出的 电子流在外部直流电场中获得动能，并将动 能的一部分转换成振荡体系的交变电场，就使振荡体系维持稳定的振荡过程，振荡 体系通过天线耦合发射出微波。 4磁控头的构造（ 1） 二，磁控头的组成 包括黑球、密封垫片、射频密封垫圈、磁铁、散热片、滤波组件及外部结构架子。 具体如下图 黑球 射频密封垫圈密封垫片 磁铁 散热片滤波组件 支架组件 4磁控头的构造（ 2） 磁控管由灯芯，波导及散热部分组成。大体分为风冷和水冷两种，风冷一般用于断续工作 环境，如微波炉，水冷用于工业连续环境，灯芯的寿命取决于冷却模式和使用方式，灯芯 的 standby电压和工作电压及功率是选型的重要考虑点，灯芯的寿命有限又为核心部件，定 性为耗件，无维修意义。 天线帽 绝缘环 均压环 阳极筒 灯丝 天线 磁极 A侧 阳极板 磁极 K侧 管芯构造 （图 6）磁控管构造（图 5） 5微波的传导（ 1） short bar，用于调节发射功率 中间插微波天线的立方体及筒状管 applicator，用于微 波的水平方向传导 下方为 MW head，用于吸收和传导磁控管发射波。 微波头结构图（图 7） 磁控头接口介绍 磁控头接口分为三种，一是电路接口，二是磁路接口，三是冷却水接口。 电路接口主要为高压功率接口，控制接口，反射检测接口（如图 1 ； 磁路接口分为 如图 8） 1号磁控管输入接口。 2号主功率输出接口， 3号反射接口； 冷却水 inout ，作为负载带走反射能量（如图 1 。 端口定义 1，微波头结合 applicator的一端称为 2端口。 2，微波头结合磁控管的一端称为 1端口。 3，微波头右侧连接发射功率板的口为 3端口。 微波头磁路接口图（图 8） 5微波的传导（ 2） 微波走向 如图（ 9）图（ 10）磁控管发射震荡波至强磁场下的谐振腔体，微波经三叉型波导管水平传 送至 2端口，微波经过 2端口处的锥形体（施波器）反射而改变传输方向为竖直向上传输， 再经过 applicator处的锥形体反射（施波器）而改变方向朝水平方向沿着微波天线传输至设 备腔体，为 NH3SiH4吸收。一定比例的微波由三叉型波导管导向至 3端口，微波由耦合电 路（反射功率检测模块）检测，能量为冷却水吸收。 若 2号口功率没有被负载完全吸收，微波会反射至 3号口，反射功率将增大。 若 2号口负载小至极点， 1号口功率被全反射至 3号口，可利用以判断磁控管状态。波导和谐 振腔为微波头的关键，可判断微波头的好坏。 3端口 2端口 1端口 2端口 施波器天线 微波走向图（图 9） 微波走向图（图 10） 微波进入腔体 5微波的传导（ 3） 以上以上 谢谢谢谢