阻抗匹配RF系统ppt课件.ppt

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1、ImpedanceMatchofRFSystem阻抗匹配RF系统(matchingbox)RF系统中为什么要用匹配器？如果source没有内阻，所有的功率都消耗在负载上这样输出功率始终是最大。但是实际过程汇总任何系统他都是有内阻的，所以为了使得负载的功率最大，所以要使用匹配器使得负载阻抗和功率阻抗要一致。ImpedanceMatch阻抗匹配什么叫阻抗匹配impedancematching？阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内

2、阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。什么叫阻抗匹配impedancematching？包括纯电阻阻抗匹配、电抗匹配负载阻抗等于信源内阻抗的共轭值，即它们的模相等而辐角之和为零。。如果信源内阻抗和负载阻抗均为纯阻性，则两种匹配条件是等同的。负载阻抗等于信源内阻抗，即它们的模与辐角分别相等，这时在负载阻抗上可以得到无失真的电压传输在中学物理电学中曾讲述这样一个问题：把一个电阻为R的用电器，接在一个电动势为E、内阻为r的电池组上（见图1），在什么条件下电源输出的功率最大呢？当外电阻等于内电阻时，电源对外电路输出的功率最大，这

3、就是纯电阻电路的功率匹配。纯电阻电路匹配SRrU当R=r时,P最大,即功率输出最大。电抗电路要比纯电阻电路复杂，电路中除了电阻外还有电容和电感。电抗电路匹配在交流电路中，电阻、电容和电感对交流电的阻碍作用叫阻抗，用字母Z表示。其中，电容和电感对交流电的阻碍作用，分别称为容抗及和感抗。因而电抗电路要做到匹配比纯电阻电路要复杂一些，除了输人和输出电路中的电阻成分要求相等外，还要求电抗成分大小相等符号相反（驻波效应）满足上述条件即称为阻抗匹配。负载即能得到最大的功率．阻抗匹配也就是纯电阻电路匹配和电抗电路匹配的总和阻抗匹配的关键是前级的输出阻抗与后

4、级的输人阻抗相等输人阻抗是指电路对着信号源讲的阻抗，输出阻抗的值表示其承担负载的阻抗要点纯电阻要相同。阻抗要共轭，即幅角相反，模相相等。(一般在我们PECVD系统matchingbox主要是用来调整幅角和模相的)什么是驻波效应？频率和振幅均相同、振动方向一致、传播方向相反的两列波叠加后形成的波。波在介质中传播时其波形不断向前推进，故称行波；上述两列波叠加后波形并不向前推进，故称驻波比。当红色的入射波和蓝色的反射波振幅相同，方向相反的叠加就是驻波，如下图所示。影响阻抗匹配(有反射波的原因)的有以下几点：高压传导绝缘体被击穿或打破。由于热传导反射

5、波增大噪音影响问题射频发生器受损。射频干扰RF入射功率P(正向波)最大的条件：ZL=Z0RF反射功率P(正向波)出现的条件：ZL>Z0或者ZL

6、。但是对于不同频率的射频器，频率越高，要求的传输线越短。而事实上我们传输线都是超过1/2波长的，所以我们必须匹配器。再者我们的负载阻抗也不一定是50Ω.LC谐振回路是高频电路里最常用的无源网络，包括并联回路和串联回路两种结构类型。利用LC谐振回路的幅频特性和相频特性，不仅可以进行选频，即从输入信号中选择出有用频率分量而抑制掉无用频率分量或噪声(例如在选频放大器和正弦波振荡器中)也可以用来与射频频率匹配。匹配等效电路：首先我们得先了解LC谐振回路阻抗电路的串—并联等效转换由电阻元件和电抗元件组成的阻抗电路的串联形式与并联形式可以互相转换，而

7、保持其等效阻抗。PECVD,ETCH所使用的matchingbox匹配等效电路：等效为断路50Ω并联转串联LC共轭我们PECVD&DRYETCHRF系统应用我们RF系统中提到的Pfwd和Pref就是正向功率和反射功率。所以我们要做到匹配就是要使得Pfwd为最大，Pref=0RF系统组成:RFgeneratorMatchboxChamberRF系统组成:chamberRF发生器：一般我们的RF系统的内阻都设定在50欧姆左右。所以匹配时主要是把同轴线和负载匹也配成50欧姆的。为什么选用50Ω呢，这是国际规定的，也是最有成效的。50欧姆的同轴线兼顾

8、了耐压、功率容量和衰减的要求75欧姆的同轴线衰减最小60欧姆的同轴线耐压最大30欧姆的同轴线功率容量最大Matchbox的基本结构：反射系数检查器：连接在RF入射口