دانلود پایان نامه

توپولوژي هاي موجود براي منابع توان پالسي مورد استفاده در پلاسما

تکنولوژي کليدهای قدرت بالا با توجه به نوع کاربرد آن در منابع توان پالسي پلاسما و نسبت به تغيير و تحولات صورت گرفته در عرصه فناوري قطعات نيمه هادي الکترونیک قدرت، متفاوت و گوناگون هستند. تريستور  IGBT,،ماسفت و … نمونه اي از کليدهاي قدرتي هستند که به عنوان کليدهاي نيمه هادي حالت جامد شناخته مي شوند. در منابع توان پالسي پلاسما براي داشتن dv/dt بالا، نیاز به کليد زني سريع (کليدزني آن حالت گذراي کوچکي داشته باشد) است و اين مشخصه ، نقش کليدي در  شکل گيري توپولوژي منابع توان پالسي پلاسما دارد. درکلیدهای قدرت بالا مورد استفاده در سیستم های توان پالسی، بازه زماني کليد زني با حالت گذرا و روند جابجايي و انتقال سيگنال عبوري آن از نانو ثانيه تا ميکرو ثانيه است. کليدزني گذرا مستقيما برروي کارايي و قابليت اطمينان سيستم هاي توان پالسی تاثير مي گذارد و از هدايت الکتريکي ادوات نيمه رسانا سیستم جلوگيري مي کند. اکثر منابع توان پالسي مورد استفاده در پلاسما مشخصات مقاومتي خازني دارند. بنابراين در توپولوژي پيشنهادي يک منبع جريان براي تامين بارها ضروري است. در اين فصل به بررسي توپولوژي هاي موجود و روش هاي کنترلي آن مي پردازيم :

1.2.2 توپولوژي مبتني بر مولد مارکس

معمولا ازکليدهاي گازی اسپارک گپ مغناطيسي در کليد زني منابع توان پالسی پلاسما مورد استفاده قرار مي گرفت اما اخيرا با توجه به استفاده گسترده از تکنولوژي حالت جامد در مولدهاي مارکس توان پالسي، عملکرد سيستم را از لحاظ راندمان و قابليت اطمينان بهبود بخشيده است. شکل (2-1) نمونه اي از مولد مارکس را در در حالت شارژ و دشارژ نشان داده است. براي آشنايي با کارايي اين توپولوژي در پلاسما به چند مورد از کاربردهاي آن با شرح توضيحات اشاره مي شود. از مولد مارکس در این توپولوژی مي توان به عنوان منبع تحريک در پلاسما استفاده کرد. مدار ارائه شده در اين حالت از دو مولد مارکس حالت جامد با اتصال موازي با استفاده از ترانزيستورهاي دوقطبي[1] به عنوان کليد بسته استفاده می شود. در این توپولوژی زمان بازدهي ترانزيستورهاي دوقطبي در حالت شکست بهمنی به صورت سريع افزايش مي يابد. در اين طراحي با توجه به پلارتيه مثبت و منفي پالس ها به راحتي مي توان تغييراتي از جمله : افزايش مقدار بازدهي يا کاهش مقدار ولتاژ خروجي را داشته باشيم. در مطالعه ديگري، توپولوژي مبتنی بر مولد مارکس، شامل يک مدولاتور مارکس متشکل از IGBT هاي مجزا و مدار تشديد پالس مغناطيسي است که براي فشرده سازي پالس خروجي مارکس و کاهش تاثير نسبتا تدريجي فعاليت IGBT در مدولاتور مارکس است. استفاده از اين توپولوژي درسطح ولتاژي مختلف براي منابع توان پالسي پلاسما داراي شاخصه هاي کليدي است که به طور خلاصه مي توان به آن اشاره کرد: در ولتاژ 1.3 کيلوولت، استفاده از يک تقويت کننده ولتاژ بالا به همراه مولد مارکس متشکل ازکليدهاي ماسفت الزامي است. در ولتاژ 2000 ولت، نیاز به مولد مارکس 20 طبقه است که در هر طبقه آن شامل مجموعه ای از IGBT و ديود و خازن است.

فناوري مولدهاي مارکس را مي توان با جايگزين کردن کليدهاي حالت جامد مانند IGBT ها و مجموعه هاي ديود و خازن متصل به آن ، به جاي کليد هاي گازی اسپارک گپ در سیستم های توان پالسی پلاسما ارتقا بخشيد که در نتيجه سيستم هاي توان پالسي ارائه شده داراي ويژگي هايي از قبيل سادگي و فشردگي ابعاد، قابليت اطمينان بالا و عمر مفيد طولاني مي باشد. با توجه به مزاياي زياد استفاده از توپولوژي مبتنی بر مولد مارکس ، مي توان بسياري از کاربردهاي ولتاژ بالای پلاسما را به اين توپولوژي اختصاص داده شود]24[.

11BJT

دانلود پایان نامه