Особенности автоматизации диодных реакторных систем микротравления
Проведено изучение природы скачков интенсивности ВЧ-разряда, возникающих в цепи автоматических согласующих устройств генераторов при эксплуатации ВЧ газоразрядных систем. Показано, что наличие или отсутствие скачков в системе полностью определяется формой зависимости собственной емкости плазмы от пр...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Дата: | 2001 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2001
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70896 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Особенности автоматизации диодных реакторных систем микротравления / А.М. Будянский, В.И. Фареник, А.П. Яцков // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2001. — № 6. — С. 48-51. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859643923656343552 |
|---|---|
| author | Будянский, А.М. Фареник, В.И. Яцков, А.П. |
| author_facet | Будянский, А.М. Фареник, В.И. Яцков, А.П. |
| citation_txt | Особенности автоматизации диодных реакторных систем микротравления / А.М. Будянский, В.И. Фареник, А.П. Яцков // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2001. — № 6. — С. 48-51. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description | Проведено изучение природы скачков интенсивности ВЧ-разряда, возникающих в цепи автоматических согласующих устройств генераторов при эксплуатации ВЧ газоразрядных систем. Показано, что наличие или отсутствие скачков в системе полностью определяется формой зависимости собственной емкости плазмы от приложенного к разряду ВЧ-напряжения. Показаны пути создания алгоритма настройки системы, исключающего возникновение скачков.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:24:58Z |
| format | Article |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2001, ¹ 6
48
ÍÎÂÎÅ ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÎÅ ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ ÄËß ÌÈÊÐÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ
ÎÑÎÁÅÍÍÎÑÒÈ ÀÂÒÎÌÀÒÈÇÀÖÈÈ ÄÈÎÄÍÛÕ
ÐÅÀÊÒÎÐÍÛÕ ÑÈÑÒÅÌ ÌÈÊÐÎÒÐÀÂËÅÍÈß
Ê. ò. í. À. Ì. ÁÓÄßÍÑÊÈÉ,
ê. ô.-ì. í. Â. È. ÔÀÐÅÍÈÊ, À. Ï. ßÖÊÎÂ
Óêðàèíà, ã. Õàðüêîâ, Íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò,
Íàó÷. ôèç.-òåõíîëîã. öåíòð
E-mail: root@sptca.kharkov.ua
Ïðèâåäåííûå ðåçóëüòàòû ìîæíî èñ-
ïîëüçîâàòü ïðè ðàçðàáîòêå ýôôåê-
òèâíîãî àëãîðèòìà íàñòðîéêè àâòî-
ìàòè÷åñêîãî ñîãëàñóþùåãî óñòðîéñòâà
ïðîìûøëåííûõ óñòàíîâîê.
Òåõíîëîãè÷åñêèå ñèñòåìû äëÿ íàíåñåíèÿ è óäà-
ëåíèÿ òîíêèõ ïëåíîê íà áàçå äèîäíîãî (Â×ÅÐ) ðàç-
ðÿäà ïîëó÷èëè øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå â ìèêðî-
ýëåêòðîíèêå. Â ðÿäå ðàáîò, íàïðèìåð [1�3], ïðîâå-
äåíî ïîäðîáíîå èññëåäîâàíèå ñàìîñòîÿòåëüíîãî
Â×ÅÐ, Â× äèîäíîãî ýôôåêòà, âîçíèêàþùåãî â íåì,
îáðàçîâàíèÿ Â× ïðèýëåêòðîäíûõ ñëîåâ, ôîðìèðî-
âàíèÿ ïîòîêîâ óñêîðåííûõ èîíîâ è γ-ýëåêòðîíîâ,
èãðàþùèõ ñóùåñòâåííóþ ðîëü â ìåõàíèçìå ïîääåð-
æàíèÿ α- è γ-ðåæèìîâ ðàçðÿäà [4�6].
Ãîðàçäî ìåíüøå ëèòåðàòóðíûõ äàííûõ î òðåáî-
âàíèÿõ ê ýëåêòðè÷åñêîé öåïè, ñëóæàùåé äëÿ ýôôåê-
òèâíîãî âîçáóæäåíèÿ ðàçðÿäà, à òàêæå î ïîâåäåíèè
ñèñòåìû "Â×-ãåíåðàòîð � ðàçðÿä". Òàê, ñóùåñòâó-
þùèå àíàëèòè÷åñêèå è ôåíîìåíîëîãè÷åñêèå ìîäå-
ëè [7�10] ýëåêòðè÷åñêîãî èìïåäàíñà Â×ÅÐ, îïðå-
äåëÿþùåãî ïîâåäåíèå ïîñëåäíåãî â öåïè Â×-ãåíå-
ðàòîðà, íå ïîçâîëÿþò îáúÿñíèòü ðÿä ýêñïåðèìåí-
òàëüíî íàáëþäàåìûõ ÿâëåíèé.
Íàïðèìåð, ïðè ýêñïëóàòàöèè Â× ãàçîðàçðÿäíûõ ñè-
ñòåì, â îñîáåííîñòè â ïðîìûøëåííûõ óñòàíîâêàõ, ñíàá-
æåííûõ àâòîìàòè÷åñêè äåéñòâóþùèì ñîãëàñóþùèì óñ-
òðîéñòâîì, îáíàðóæèëîñü, ÷òî ïðè ïîïûòêàõ îïòèìàëü-
íîãî ñîãëàñîâàíèÿ íàãðóçêè ñ ãåíåðàòîðîì ìîãóò íàáëþ-
äàòüñÿ ñêà÷êîîáðàçíûå èçìåíåíèÿ ñîñòîÿíèÿ ðàçðÿäà
[11]. Ïðè ýòîì àâòîìàòè÷åñêèé ðåæèì íàñòðîéêè ñî-
ãëàñóþùåãî óñòðîéñòâà ñòàíîâèòñÿ íåâîçìîæíûì èç-çà
àâòîêîëåáàíèé, âîçíèêàþùèõ â ñèñòåìå âñëåäñòâèå ïî-
ñòîÿííîé ïåðåíàñòðîéêè êîíòóðà.
Öåëüþ íàñòîÿùåé ðàáîòû áûëî ýêñïåðèìåíòàëü-
íîå èññëåäîâàíèå ýëåêòðè÷åñêîãî èìïåäàíñà Â×ÅÐ
â îáëàñòè äàâëåíèé Ð=10�2�10 Òîð, êîòîðàÿ íàè-
áîëåå õàðàêòåðíà äëÿ ðåàëüíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ
Â×-ñèñòåì. Äëÿ îáúÿñíåíèÿ íàáëþäàåìûõ ÿâëåíèé
ñòàâèëàñü çàäà÷à èçó÷èòü çàâèñèìîñòü ñîáñòâåííîé
åìêîñòè ðàçðÿäà îò âíåøíèõ óñëîâèé è îïðåäåëèòü
õàðàêòåð åå âîçäåéñòâèÿ íà ðåçîíàíñíûé êîíòóð
ñîãëàñóþùåãî óñòðîéñòâà. Ïîíèìàíèå îñîáåííîñòåé
ýòîãî âîçäåéñòâèÿ ïîçâîëèëî áû îïðåäåëèòü ïóòè
ñîçäàíèÿ áîëåå ñîâåðøåííûõ àëãîðèòìîâ íàñòðîé-
êè äëÿ àâòîìàòè÷åñêèõ ñîãëàñóþùèõ óñòðîéñòâ.
Äëÿ ïðîâåäåíèÿ íåîáõîäèìûõ èçìåðåíèé áûëà
ñîçäàíà óñòàíîâêà, îïèñàííàÿ íèæå. Îíà ñîñòîèò èç
ðàçðÿäíîé êàìåðû, ñèñòåìû Â×-âîçáóæäåíèÿ ðàçðÿ-
äà è êîìïëåêñà äèàãíîñòè÷åñêèõ ñðåäñòâ (ðèñ. 1).
Ðàçðÿäíàÿ êàìåðà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îòðåçîê öè-
ëèíäðè÷åñêîé êâàðöåâîé òðóáû (3) äëèíîé 50 ìì è
äèàìåòðîì 120 ìì, çàêðûòûé ñ òîðöîâ ïëîñêèìè
äþðàëþìèíèåâûìè ïîòåíöèàëüíûì (1) è çàçåìëåí-
íûì (2) ýëåêòðîäàìè ðàâíîé ïëîùàäè, êîòîðûå îá-
ðàçóþò êîíäåíñàòîð ñ åìêîñòüþ (â îòñóòñòâèå ðàç-
ðÿäà) Ñ0.
Ñèñòåìà îòêà÷êè êàìåðû ñîñòîèò èç ôîðâàêóóì-
íîãî íàñîñà 2ÍÂÐ-5Ä, îáåñïå÷èâàþùåãî ïðåäåëüíûé
âàêóóì 10�3 Òîð. Äàâëåíèå â êàìåðå ðåãóëèðîâà-
ëîñü ïóòåì èçìåíåíèÿ ñêîðîñòè îòêà÷êè íàñîñà, à
òàêæå ïóòåì èçìåíåíèÿ âåëè÷èíû íàïóñêà ãàçà è
èçìåðÿëîñü ïðè ïîìîùè âàêóóììåòðà ÐÂÒ-1Ì.
Ñèñòåìà Â×-âîçáóæäåíèÿ ðàçðÿäà âêëþ÷àåò ïðî-
ìûøëåííûé ãåíåðàòîð ÃÂ× (13,56 ÌÃö, 500 Âò) è
ñîãëàñóþùåå óñòðîéñòâî, ñîñòîÿùåå èç êîíäåíñàòî-
ðîâ Ñ1, Ñ2, Ñ3 è èíäóêòèâíîñòè L. Ñîãëàñóþùåå óñò-
ðîéñòâî ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ðåçîíàíñíûé êîëåáàòåëü-
íûé Ï-êîíòóð è îáåñïå÷èâàåò ñîãëàñîâàíèå ôèêñè-
ðîâàííîãî îìè÷åñêîãî (â íàøåì ñëó÷àå 75 Îì) âû-
õîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ãåíåðàòîðà ñ êîìïëåêñíûì
ñîïðîòèâëåíèåì íàãðóçêè ïî ìîäóëþ è ôàçå.
Äèàãíîñòè÷åñêèå ñðåäñòâà óñòàíîâêè âêëþ÷àþò
åìêîñòíûé äåëèòåëü Ñ4Ñ5, ïîäêëþ÷åííûé ïàðàëëåëüíî
êàìåðå, áåçûíäóêòèâíûé ðåçèñòîð R1, âêëþ÷åííûé ñ
êàìåðîé ïîñëåäîâàòåëüíî, à òàêæå ôàçîìåòð (4)
òèïà ÔÊ-2-12, ôîðìèðóþùèé íà ñâîåì âûõîäå ñèã-
íàë, ïðîïîðöèîíàëüíûé àìïëèòóäå íàïðÿæåíèÿ U0
íà êîíäåíñàòîðå Ñ0, òîêà ÷åðåç êîíäåíñàòîð I0 è
ñäâèãó ôàç ìåæäó íèìè.
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
30.01 2001 ã.
Îïïîíåíòû ê. ô.-ì. í. Â. Ã. ÊÐÛÆÀÍÎÂÑÊÈÉ,
ê. ò. í. Ñ. Ï. ÍÎÂÎÑßÄËÛÉ
12345678901234567890
12345678901234567890
12345678901234567890
12345678901234567890
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
Ðèñ. 1. Ñõåìà ýêñïåðèìåíòàëüíîé óñòàíîâêè
4
2
1
3
C5
C4
C3
C2
C1 L
C0
I
U
R1
1 Oì
ÃÂ×
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2001, ¹ 6
49
ÍÎÂÎÅ ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÎÅ ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ ÄËß ÌÈÊÐÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ
Ñ öåëüþ ýêîíîìèè äîðîãîñòîÿùèõ ãàçîâ ýêñïå-
ðèìåíòû ïðîâîäèëèñü â âîçäóøíîé ñðåäå, ïîñêîëüêó
ñóòü ÿâëåíèÿ íå çàâèñèò îò âèäà ãàçà.
Íà ðèñ. 2 ïðèâåäåíû ïîëó÷åííûå çàâèñèìîñòè
I0 (U0) äëÿ ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèé äàâëåíèÿ ãàçà.
Çäåñü âèäíî, ÷òî ïðè Ð=4,5 Òîð â îáëàñòè Â×-íàïðÿ-
æåíèé U0≈400  íàáëþäàåòñÿ óâåëè÷åíèå Â×-òîêà
ðàçðÿäà, ñîïðîâîæäàþùååñÿ ñíèæåíèåì Â×-íàïðÿæå-
íèÿ. Ýòî ãîâîðèò î ïåðåõîäå ðàçðÿäà â γ-ðåæèì.
Ïðè áîëåå íèçêèõ äàâëåíèÿõ (10�1÷10�2 Òîð) òà-
êîå ÿâëåíèå íå íàáëþäàåòñÿ, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò α-
ðåæèìó ðàçðÿäà [5].
Íà ðèñ. 3 ïîêàçàíû çàâèñèìîñòè îìè÷åñêîãî ñäâè-
ãà ôàçû ∆ϕ=90°�ϕ ðàçðÿäíîãî òîêà îò U0 ïðè ðàç-
ëè÷íûõ äàâëåíèÿõ.
Ïî èçìåðåííûì çíà÷åíèÿì àìïëèòóäû I0 è ôàçû
ϕ ðàçðÿäíîãî òîêà ìîæíî ðàññ÷èòàòü àáñîëþòíûå
çíà÷åíèÿ êîìïîíåíò êîìïëåêñíîãî èìïåäàíñà ïëàçìû
â êîíäåíñàòîðå Ñ0. Ðàñ÷åòû ïðîâîäèëèñü äëÿ ïàðàë-
ëåëüíîé ýêâèâàëåíòíîé RII
pCp öåïî÷êè (ðèñ. 4), â
âèäå êîòîðîé ïðåäñòàâèì ðàçðÿä äëÿ îáúÿñíåíèÿ åãî
âëèÿíèÿ íà êîíòóð [7]. Ñîáñòâåííóþ åìêîñòü Ñð
ìîæíî ðàññ÷èòàòü, çíàÿ åìêîñòü Ck êîíäåíñàòîðà ñ
ðàçðÿäîì. Âåëè÷èíà Ck ðàâíà ñóììå Ñ0+Ñð, à ñëåäî-
âàòåëüíî, Ñð=Ck�Ñ0:
,
cossin
0
0
0
0
0
2
0
2
0
U
I
U
I
U
II
Ck ω
ϕ∆=
ω
ϕ=
ω
−
= Ω (1)
ãäå φcos00 II ≡Ω I0ω≡I0cosφ; ω � ÷àñòîòà ïîëÿ.
Íà ðèñ. 5 ïðèâåäåíû çàâèñèìîñòè ñîáñòâåííîé
åìêîñòè ðàçðÿäà îò Â×-íàïðÿæåíèÿ äëÿ ðàçëè÷íûõ
äàâëåíèé ãàçà. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî äëÿ Ð=4,5 Òîð
çäåñü òàê æå, êàê è äëÿ çàâèñèìîñòè I0(U0), íàáëþ-
äàåòñÿ ó÷àñòîê ñ îòðèöàòåëüíûì íàêëîíîì. Ñîáñòâåí-
íàÿ åìêîñòü ðàçðÿäà Ñð âíîñèò ðàññòðîéêó â ðåçî-
íàíñíûé ñîãëàñóþùèé êîíòóð, ïðåäâàðèòåëüíî íà-
ñòðîåííûé â ðåçîíàíñ. Ñòåïåíü ðåàêöèè êîíòóðà ïðè
ýòîì îïðåäåëÿåòñÿ ôîðìîé åãî ðåçîíàíñíîãî ïèêà,
õàðàêòåðíîé äëÿ êàæäîé êîíêðåòíîé ñèñòåìû.
Äëÿ óñòðîéñòâà, êîòîðîå èñïîëüçîâàëîñü â ðàáî-
òå, áûëè ýêñïåðèìåíòàëüíî èçìåðåíû çàâèñèìîñòè íà-
ïðÿæåíèÿ â êîíòóðå U0 îò âåëè÷èíû åìêîñòè êîíòó-
ðà Ñ âáëèçè ðåçîíàíñíîãî çíà÷åíèÿ Ñ*. Íà ðèñ. 6
ïîêàçàíû ðåçîíàíñíûå ïèêè U0(∆Ñ) äëÿ ðàçëè÷íûõ
çíà÷åíèé Â× ý. ä. ñ. ãåíåðàòîðà (ε). Øèðèíà ðåçî-
íàíñíîãî ïèêà çàâèñèò îò âíóòðåííåãî ñîïðîòèâëå-
íèÿ R èñòî÷íèêà Â× ý.ä.ñ. ãåíåðàòîðà.  ýòîì ëåã-
êî óáåäèòüñÿ ïóòåì ðàñ÷åòà ýëåêòðè÷åñêîé ñõåìû,
ïîêàçàííîé íà ðèñ. 4.
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü àìïëèòóäû ïîëíîãî Â×-òîêà ÷åðåç
ðàçðÿä îò ðàçðÿäíîãî íàïðÿæåíèÿ: 1 � Ð=0,01 Òîð;
2 � 0,1 Òîð; 3 � 1 Òîð; 4 � Ð=4,5 Òîð
0 100 200 300 400 U0, B
I0, ìÀ
500
400
300
200
100
1
2
3
4
Ðèñ. 3. Îòêëîíåíèå ôàçû ðàçðÿäíîãî òîêà îò �90° ïðè
ðàçëè÷íûõ äàâëåíèÿõ ãàçà:
1 � Ð=0,01 Òîð; 2 � 0,1 Òîð; 3 � 1 Òîð; 4 � Ð=4,5 Òîð
0 100 200 300 400 U0, B
∆ϕ, °
20
16
12
8
4
1
2
3
4
Ðèñ. 5. Çàâèñèìîñòü ñîáñòâåííîé åìêîñòè ïëàçìû ðàç-
ðÿäà îò ðàçðÿäíîãî íàïðÿæåíèÿ ïðè ðàçëè÷íûõ äàâëå-
íèÿõ ãàçà:
1 � Ð=0,01 Òîð; 2 � 0,1 Òîð; 3 � 1 Òîð; 4 � Ð=4,5 Òîð
0 100 200 300 400 U0, B
Cp ,
ïÔ
10
8
6
4
2
2
1
3
4
7
Ðèñ. 4. Ýêâèâàëåíòíàÿ ñõåìà ñîãëàñóþùåãî óñòðîéñòâà
è èìïåäàíñà ïëàçìû ðàçðÿäà
zp, Cp è RII
p � ñîîòâåòñòâåííî èìïåäàíñ, ñîáñòâåííàÿ åì-
êîñòü è ýêâèâàëåíòíîå ïàðàëëåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå ðàçðÿäà
C
L
r
ε
R
Rð
II
C2
Cð
C0
zð
C
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2001, ¹ 6
50
ÍÎÂÎÅ ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÎÅ ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ ÄËß ÌÈÊÐÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ
Çíàÿ âåëè÷èíó ïîëíîãî êîìïëåêñíîãî âûõîäíî-
ãî òîêà I ãåíåðàòîðà, èìååì:
ω+ω−
ω−ω+=ε
rCiLC
LCrLi
RI
2
2
1
. (2)
Ïóñòü Ñ = Ñ*±∆Ñ, ãäå ∆Ñ � âåëè÷èíà åìêîñò-
íîé ðàññòðîéêè êîíòóðà.
Ñ ó÷åòîì òîãî, ÷òî ∆Ñ<<Ñ, r<<(iωL), ω2LC*=1,
ôîðìóëà (2) ïðèìåò âèä
∆ω−ω
ω+≈ε
CLCri
Li
RI
2*
. (3)
Òîãäà äëÿ âåëè÷èíû ïîëíîãî òîêà ñëåäóåò âûðà-
æåíèå:
(4)
Ïîñêîëüêó äëÿ íàïðÿæåíèÿ íà êîíòóðå åñòü ñî-
îòíîøåíèå U=ε�IR, îêîí÷àòåëüíî ïîëó÷àåì ôîðìó-
ëó äëÿ àìïëèòóäû íàïðÿæåíèÿ íà êîíäåíñàòîðå, êî-
òîðàÿ îïèñûâàåò ðåçîíàíñíûé ïèê íàïðÿæåíèÿ â
êîíòóðå:
,
ù1 222
0
0
CR
U
∆+
ε≈ (5)
ãäå ó÷òåíî, ÷òî ñîïðîòèâëåíèå ïîòåðü â êîíòóðå r
ìíîãî ìåíüøå ÷åì R, à ε0 � àìïëèòóäà êîìïëåêñíîé
Â× ý.ä.ñ.
Ñðàâíåíèå ðàñ÷åòîâ ïî ôîðìóëå (5) ñ ýêñïåðè-
ìåíòàëüíûìè êðèâûìè íà ðèñ. 6 ïîêàçûâàåò, ÷òî
äëÿ íàøåé óñòàíîâêè âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå èñ-
òî÷íèêà Â× ý.ä.ñ., ñîîòâåòñòâóþùåå âûõîäó èç ñî-
ãëàñóþùåãî óñòðîéñòâà, ñîñòàâëÿåò îêîëî 2 êÎì, à
íå 75 Îì, êàê íåïîñðåäñòâåííî íà âûõîäå ãåíåðà-
òîðà, ÷òî è îòðàæàåò ôóíêöèþ ñîãëàñóþùåãî óñò-
ðîéñòâà êàê òðàíñôîðìàòîðà ñîïðîòèâëåíèÿ [7].
Êàê õîðîøî âèäíî èç ðèñ. 3, â Â×-òîêå ÷åðåç ðàç-
ðÿä ñóùåñòâåííî ïðåîáëàäàåò åìêîñòíàÿ ñîñòàâëÿþ-
ùàÿ (ò. å. ϕ≈�90°). Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî èìåííî ñîáñòâåí-
íàÿ åìêîñòü ïëàçìû ÿâëÿåòñÿ ãëàâíîé ñîñòàâëÿþùåé
êîìïëåêñíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ðàçðÿäà, à åå âåëè÷èíà è
õàðàêòåð çàâèñèìîñòè îò ïàðàìåòðîâ ïëàçìû è îïðå-
äåëÿþò, â èòîãå, îáðàòíîå âîçäåéñòâèå Â×ÅÐ íà ðåçî-
íàñíûé êîíòóð ñîãëàñóþùåãî óñòðîéñòâà.
Åìêîñòü êîíòóðà Ñ ñîñòîèò èç åìêîñòè ïåðåìåí-
íîãî êîíäåíñàòîðà Ñ2 è åìêîñòè Ñ0 "ïóñòîãî" (áåç
ïëàçìû) ïëàçìåííîãî êîíäåíñàòîðà. Â îòñóòñòâèå
ðàçðÿäà íàïðÿæåíèå â êîíòóðå ñîîòâåòñòâóåò óñòà-
íîâëåííîìó çíà÷åíèþ ε0 è åìêîñòè Ñ=Ñ2+Ñ0.  êîí-
òóðå, ïðåäâàðèòåëüíî íàñòðîåííîì â ðåçîíàíñ, ò. å.
Ñ2+Ñ0=Ñ*, âîçíèêíîâåíèå ïëàçìû â êîíäåíñàòîðå
âûçûâàåò åìêîñòíóþ ðàññòðîéêó, ðàâíóþ ñîáñòâåí-
íîé ýêâèâàëåíòíîé åìêîñòè ðàçðÿäà Ñð. Åìêîñòü Ñð,
â ñâîþ î÷åðåäü, ÿâëÿåòñÿ ôóíêöèåé ïàðàìåòðîâ ïëàç-
ìû è íàïðÿæåíèÿ U0 ìåæäó ýëåêòðîäàìè. Ðåçóëüòè-
ðóþùåå ñîñòîÿíèå ñèñòåìû "Â×-êîíòóð�ðàçðÿä", óñ-
òàíàâëèâàþùååñÿ ïîñëå âîçíèêíîâåíèÿ ïëàçìû â êîí-
äåíñàòîðå, ñîîòâåòñòâóåò òî÷êå À ïåðåñå÷åíèÿ êðè-
âûõ U0(∆C) è Cð(U0)=∆C íà ðèñ. 7. Çíà÷åíèÿ Ñð
íà ðèñóíêàõ îòëîæåíû îòíîñèòåëüíî îñè C=C*.
Íà ðèñ. 7, à ïîêàçàíî ÿâëåíèå ðàññòðîéêè êîíòó-
ðà Â×Å-ðàçðÿäà ïðè äàâëåíèè 10�2 Òîð, ò. å. êîãäà
çàâèñèìîñòü ñîáñòâåííîé åìêîñòè ðàçðÿäà Ñð îò íà-
ïðÿæåíèÿ U0 î÷åíü ñëàáà (êðèâàÿ 2 ïî÷òè âåðòè-
êàëüíà). Èçìåíåíèå åìêîñòè ïðèâîäèò ê âçàèìíîìó
ïåðåìåùåíèþ êðèâûõ 1 è 2, à òàêæå ïåðåìåùåíèþ
òî÷êè èõ ïåðåñå÷åíèÿ À, ñîîòâåòñòâóþùåé ñîñòîÿ-
íèþ ðàçðÿäà â êîíòóðå. Èç ðèñóíêà õîðîøî âèäíî,
÷òî óìåíüøèâ åìêîñòü Ñ2 íà âåëè÷èíó ∆C, ìîæíî
ñìåñòèòü êðèâóþ 2 â ïîëîæåíèå 2', êîãäà òî÷êà ïå-
ðåñå÷åíèÿ À îêàæåòñÿ â ìàêñèìóìå ðåçîíàíñíîé êðè-
âîé íàïðÿæåíèÿ. Ýòîìó ñëó÷àþ ñîîòâåòñòâóåò îïòè-
ìàëüíîå ñîãëàñîâàíèå ãåíåðàòîðà ñ íàãðóçêîé, à òàê-
æå îòñóòñòâèå ñêà÷êîâ â ñèñòåìå "ãåíåðàòîð�ðàç-
ðÿä", ò. ê. òî÷êà ïåðåñå÷åíèÿ òîëüêî îäíà.
Ïðè äàâëåíèè 1 Òîð ñîáñòâåííàÿ åìêîñòü ïëàç-
ìû áûñòðî âîçðàñòàåò ñ óâåëè÷åíèåì íàïðÿæåíèÿ
U0(ðèñ. 7, á) è â ñëó÷àå äîñòàòî÷íî óçêîãî ðåçîíàí-
ñíîãî ïèêà êðèâàÿ 2 ìîæåò èìåòü íå îäíó, à òðè (â
ïðåäåëüíîì ñëó÷àå � äâå) òî÷êè ïåðåñå÷åíèÿ ñ ðå-
çîíàíñíîé êðèâîé 1 (À', N, M). Ýòî ïðîèçîéäåò, åñëè
ïîñëå âîçíèêíîâåíèÿ ðàçðÿäà (ò. À) óìåíüøèòü åì-
êîñòü ïåðåìåííîãî êîíäåíñàòîðà â êîíòóðå íà ñîîò-
âåòñòâóþùóþ âåëè÷èíó. Ïðè äàëüíåéøåì óìåíüøå-
íèè Ñ2 (è ñìåùåíèè êðèâîé 2 âëåâî) ïðîèçîéäåò
îòðûâ òî÷êè À' îò âåðøèíû ðåçîíàíñíîãî ïèêà è
ñèñòåìà "êîíòóð�ðàçðÿä" ñêà÷êîì ïåðåêëþ÷èòñÿ â
ñîñòîÿíèå, ñîîòâåòñòâóþùåå òî÷êå M. Èíòåíñèâíîñòü
ðàçðÿäà (è íàïðÿæåíèå) ïðè ýòîì ðåçêî ñíèçèòñÿ, à
â êîíòóðå, íàõîäÿùåìñÿ ïåðåä ýòèì âáëèçè ðåçîíàí-
ñà, âîçíèêàåò çíà÷èòåëüíàÿ ðàññòðîéêà. Åñëè ïàäå-
íèå U0 îêàæåòñÿ äîñòàòî÷íûì áîëüøèì, ðàçðÿä ìî-
æåò äàæå èñ÷åçíóòü ñîâñåì. Òî÷êå N, êàê ñëåäóåò èç
òåîðèè [12], îòâå÷àåò íåóñòîé÷èâîå ñîñòîÿíèå ñèñòå-
ìû, ïîýòîìó ôèçè÷åñêè îíà íå ðåàëèçóåòñÿ.
Íàèáîëåå èíòåðåñíûì, ñ òî÷êè çðåíèÿ ñîãëàñîâà-
íèÿ, ÿâëÿåòñÿ ðåæèì ïðè äàâëåíèÿõ âûøå 3 Òîð,
êîãäà ïðè ïîâûøåíèè Â×-íàïðÿæåíèÿ ðåàëèçóåòñÿ
γ-ðåæèì ðàçðÿäà. Ôóíêöèÿ Ñð(U0) â ýòèõ óñëîâèÿõ
ñòàíîâèòñÿ íåîäíîçíà÷íîé, ïîñêîëüêó ïðè ïåðåõîäå
ðàçðÿäà â γ-ðåæèì íàáëþäàåòñÿ ñíèæåíèå ðàçðÿä-
íîãî íàïðÿæåíèÿ, à ó çàâèñèìîñòè ïàðàìåòðîâ ïëàç-
ìû îò U0 (â òîì ÷èñëå è ó Ñð) âîçíèêàåò ó÷àñòîê ñ
îòðèöàòåëüíûì íàêëîíîì (ðèñ. 7, â). Íåáîëüøîìó
ñíèæåíèþ íàïðÿæåíèÿ U0 íà ýòîì ó÷àñòêå ñîîòâåò-
ñòâóåò çíà÷èòåëüíûé ðîñò ïëîòíîñòè ïëàçìû, ìîù-
íîñòè â ðàçðÿäå, à òàêæå óâåëè÷åíèå ñîáñòâåííîé
Ðèñ. 6. Ðåçîíàíñíûå êðèâûå íàïðÿæåíèÿ â êîíòóðå:
1 � ε=200 Â; 2 � ε=400 Â; 3 � ε=600 Â
�6 �4 �2 0 2 4 6 ∆C, ïÔ
U0, B
500
400
300
200
100
0
3
2
1
.
*
1−
∆ω++
ε=
Ci
L
rC
R
I
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2001, ¹ 6
51
ÍÎÂÎÅ ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÎÅ ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ ÄËß ÌÈÊÐÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ
ýêâèâàëåíòíîé åìêîñòè. Áûñòðûé ðîñò Ñð çäåñü ïðè-
âîäèò ê òîìó, ÷òî â ðåæèìå, îïèñûâàåìîì êðèâîé 2',
óìåíüøåíèå åìêîñòè Ñ2 ïðèâîäèò íå ê óìåíüøåíèþ,
à ê óâåëè÷åíèþ åìêîñòíîé ðàññòðîéêè è ñóììàðíîé
åìêîñòè â êîíòóðå.
Ðåàëüíûå Â×Å-ñèñòåìû ñóùåñòâåííî îòëè÷àþò-
ñÿ êàê ôîðìîé ðåçîíàíñíîãî ïèêà U0(Ñ), òàê è îò-
íîñèòåëüíîé âåëè÷èíîé ñîáñòâåííîé åìêîñòè ïëàçìû
Ñð/Ñ0. Øèðèíà ðåçîíàíñíîãî ïèêà çàâèñèò îò äîá-
ðîòíîñòè êîíòóðà ñîãëàñóþùåãî óñòðîéñòâà, à òàêæå
îò âíóòðåííåãî ñîïðîòèâëåíèÿ èñòî÷íèêà Â× ý.ä.ñ.
(ãåíåðàòîðà). Âåëè÷èíà Ñð/Ñ0, â ñâîþ î÷åðåäü, ñó-
ùåñòâåííî çàâèñèò îò ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ýëåêòðîäà-
ìè. Ïîýòîìó â ðàçíûõ óñòðîéñòâàõ îïèñàííûå ÿâëå-
íèÿ ïðîÿâëÿþòñÿ â ðàçëè÷íîé ñòåïåíè. Òåì íå ìå-
íåå, äëÿ êàæäîãî êîíêðåòíîãî ñëó÷àÿ ëåãêî ïîëó-
÷èòü êîëè÷åñòâåííûå îöåíêè äëÿ äàííûõ ýôôåêòîâ.
***
Òàêèì îáðàçîì, ïðîâåäåííûé âûøå àíàëèç ïîêà-
çàë, ÷òî ñêà÷êè èíòåíñèâíîñòè ðàçðÿäà â Â× ãàçî-
ðàçðÿäíûõ ñèñòåìàõ ìîãóò íàáëþäàòüñÿ íå òîëüêî â
ñâÿçè ñ ïåðåêëþ÷åíèåì åãî èç α- â γ-ðåæèì, êîãäà
äàâëåíèå ãàçà âåëèêî, íî è ïðè ìåíüøèõ äàâëåíèÿõ
ãàçà è ðàçðÿäíûõ íàïðÿæåíèÿõ. Òàêæå î÷åâèäíî,
÷òî ñêà÷êè èíòåíñèâíîñòè � ýòî íå âíóòðåííåå ñâîé-
ñòâî ðàçðÿäà, à ñëåäñòâèå óñòðîéñòâà ýëåêòðè÷åñêîé
öåïè è îïðåäåëåííîãî àëãîðèòìà åå ðåãóëèðîâîê.
Êàê âèäíî èç ïðèâåäåííûõ âûøå äàííûõ, â α-ðåæè-
ìå ðàçðÿäà ñóùåñòâóåò âîçìîæíîñòü âîîáùå óñòðà-
íèòü ñêà÷êè â ñèñòåìå.
Ïðèâåäåííûå ðåçóëüòàòû ìîæíî èñïîëüçîâàòü ïðè
ðàçðàáîòêå ýôôåêòèâíîãî àëãîðèòìà íàñòðîéêè àâ-
òîìàòè÷åñêîãî ñîãëàñóþùåãî óñòðîéñòâà ïðîìûø-
ëåííûõ óñòàíîâîê.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Ëåâèòñêèé Ñ. Ì. Ïîòåíöèàë ïðîñòðàíñòâà è ðàñ-
ïûëåíèå ýëåêòðîäîâ â Â× ðàçðÿäå // ÆÒÔ.� 1957.�
Ò. 28, ¹5.� Ñ. 1001�1009.
2. Øâåö Î. Ì., Òàðàñåíêî Â. Ô., Îâ÷èííèêîâ Ñ. Ñ.,
Òîëîê Â. Ò. Ââîä âûñîêî÷àñòîòíîé ìîùíîñòè â ïëàçìó,
íàõîäÿùóþñÿ â ìåòàëëè÷åñêîé êàìåðå // Ôèçèêà ïëàç-
ìû è ïðîáëåìû óïðàâëÿåìîãî òåðìîÿäåðíîãî ñèíòåçà. �
1963.� Âûï. 3.� Ñ. 117�124.
3. Butler H. S., Kino G. S. Plasma sheath formation
by rf fields // The Physics of Fluids.� 1963.� Vol. 6,
N 9.� Ð. 1346�1355.
4. Ãîäÿê Â. À., Êóçîâíèêîâ À. À., Ñàâèíîâ Â. Ï. è äð.
Î ñòàöèîíàðíûõ ïîëÿõ â Â× ðàçðÿäàõ íèçêîãî äàâëåíèÿ
// Âåñòí. ÌÃÓ. Ôèçèêà. Àñòðîíîìèÿ.� 1968.� ¹ 2.�
Ñ. 126�127.
5. ßöåíêî Í. À. Ñâÿçü âûñîêîãî ïîñòîÿííîãî ïî-
òåíöèàëà ïëàçìû ñ ðåæèìîì ãîðåíèÿ Â× åìêîñòíîãî
ðàçðÿäà ñðåäíåãî äàâëåíèÿ // ÆÒÔ.� 1981.� Ò. 51,
âûï. 6.� Ñ. 1195�1201.
6. Ðàéçåð Þ. Ï., Øíåéäåð Ì. Í. Ñòðóêòóðà ïðè-
ýëåêòðîäíûõ ñëîåâ Â× ðàçðÿäà è ïåðåõîä ìåæäó äâó-
ìÿ åãî ôîðìàìè // Ôèçèêà ïëàçìû.� 1987.� Ò. 13,
âûï. 4.� Ñ. 471�479.
7. Norstrom H. Experimental and design information
for calculating impedance matching networks in rf sput-
tering and plasma chemistry // Vacuum.� 1979.� Vol. 10.�
P. 341�350.
8. Bletzinger P., Flemming M. J. Impedance charac-
teristics of an rf parallel plate discharge and validity of
a simple circuit model // J. Appl. Phys. � 1987.� Vol. 62,
N 12.� P. 4688�4695.
9. Roosmalen van A. J., Hoek van den W. G. M., Kalter
H. Electrical properties of planar rf discharges for dry
etching // J. Appl. Phys.� 1988.� Vol. 58, N 2.�
P. 653�658.
10. Maniv S. Modeling for rf discharge characteristics
// J. Appl. Phys.� 1988.� Vol. 63, N 4.� P. 1022�1031.
11. Áóäÿíñêèé À. Ì. Íåëèíåéíûå ÿâëåíèÿ â öåïè
Â×Å ðàçðÿäà // Òåç. äîêë. Âñåñîþç. ñîâåùàíèÿ "Â×
ðàçðÿä â âîëíîâûõ ïîëÿõ".� Êóéáûøåâ, 1989.� Ñ. 42.
12. Àíäðîíîâ À. À., Âèòã À. À., Õàéêèí Ñ. Ç. Òåîðèÿ
êîëåáàíèé.� Ì.: Ìèð, 1981.
Ðèñ. 7. Ïîâåäåíèå ñèñòåìû "ðåçîíàíñíûé êîíòóð�
Â×Å-ðàçðÿä":
à � P=10�2 Top; á � P=1 Top; â � P=4,5 Top
1 � U0(∆C); 2 � Cp(U0)
�6 �4 �2 0 2 4 6 8 ∆C, ïÔ
U0 , B
400
300
200
2À'
1
2'
À
Cp
C'
á)
N
M
�4 �2 0 2 4 6 8 ∆C, ïÔ
U0, B
400
300
200
2
À'
1
2' À
Cp
C'
â)
à)
�6 �4 �2 0 2 4 ∆C, ïÔ
2
À'
1
2'
À
Cp
C'
U0 , B
400
300
200
100
0
7*
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70896 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2225-5818 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:24:58Z |
| publishDate | 2001 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Будянский, А.М. Фареник, В.И. Яцков, А.П. 2014-11-15T19:05:12Z 2014-11-15T19:05:12Z 2001 Особенности автоматизации диодных реакторных систем микротравления / А.М. Будянский, В.И. Фареник, А.П. Яцков // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2001. — № 6. — С. 48-51. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70896 539.23 Проведено изучение природы скачков интенсивности ВЧ-разряда, возникающих в цепи автоматических согласующих устройств генераторов при эксплуатации ВЧ газоразрядных систем. Показано, что наличие или отсутствие скачков в системе полностью определяется формой зависимости собственной емкости плазмы от приложенного к разряду ВЧ-напряжения. Показаны пути создания алгоритма настройки системы, исключающего возникновение скачков. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Новое технологическое оборудование для микроэлектроники Особенности автоматизации диодных реакторных систем микротравления Article published earlier |
| spellingShingle | Особенности автоматизации диодных реакторных систем микротравления Будянский, А.М. Фареник, В.И. Яцков, А.П. Новое технологическое оборудование для микроэлектроники |
| title | Особенности автоматизации диодных реакторных систем микротравления |
| title_full | Особенности автоматизации диодных реакторных систем микротравления |
| title_fullStr | Особенности автоматизации диодных реакторных систем микротравления |
| title_full_unstemmed | Особенности автоматизации диодных реакторных систем микротравления |
| title_short | Особенности автоматизации диодных реакторных систем микротравления |
| title_sort | особенности автоматизации диодных реакторных систем микротравления |
| topic | Новое технологическое оборудование для микроэлектроники |
| topic_facet | Новое технологическое оборудование для микроэлектроники |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70896 |
| work_keys_str_mv | AT budânskiiam osobennostiavtomatizaciidiodnyhreaktornyhsistemmikrotravleniâ AT farenikvi osobennostiavtomatizaciidiodnyhreaktornyhsistemmikrotravleniâ AT âckovap osobennostiavtomatizaciidiodnyhreaktornyhsistemmikrotravleniâ |