高电压新技术分析报告.ppt

气体放电光源 全世界所有的照明灯有一半以上是放电灯。 2. 放电灯一般包括有荧光灯、高气压汞灯、低气压和高气压钠灯，以及金属卤化物灯等。 等离子体电视 体外冲击波碎石术是高压强脉冲放电技术在医疗领域中的一项成功的应用。它的基本原理是利用在水中发生高压强脉冲放电时形成“液电效应”而产生冲击波，以及冲击波可以被聚焦这一物理现象和特性。当冲击波从人体外部传入人体内部并在人体内部的结石处聚焦时，处于冲击波焦点范围内的结石在聚焦后的强烈冲击波反复冲击下逐渐碎裂。破碎后的结石粉末和小颗粒随尿液自行排出体外，从而使结石患者的结石症得到治愈，并免受传统的外科手术之苦。 体外冲击波碎石 核聚变－Tokamak ITER 电晕放电 电极曲率半径很小或电极间距离很远，即电场极不均匀，则当电压升高到一定值后，首先紧贴电极在电场最强处出现发光层，回路中出现用一般仪表即可察觉的电流。随着电压升高，发光层扩大，放电电流也逐渐增大 发生电晕放电时，气体间隙的大部分尚未丧失绝缘性能，放电电流很小，间隙仍能耐受电压的作用 刷状放电 电场极不均匀情况下，如电压继续升高，从电晕电极伸展出许多较明亮的细放电通道，称为刷状放电 电压再升高，根据电源功率而转入火花放电或电弧放电，最后整个间隙被击穿 如电场稍不均匀，则可能不出现刷状放电，而由电晕放电直接转入击穿 电晕放电 火花放电 在较高气压（例如大气压）下，击穿后总是形成收细的发光放电通道，而不再扩散于间隙中的整个空间。当外回路中阻抗很大，限制了放电电流时，电极间出现贯通两极的断续的明亮细火花 火花放电的特征是具有收细的通道形式，并且放电过程不稳定 火花间断的原因： 放电通道电阻很小，而外电路电阻很大，放电通道分得电压太小，以致放电不能持续 雷电 介质阻挡放电 平板电极体放电 梳状电极表面放电 同轴结构 介质阻挡材料——玻璃、石英、陶瓷以及聚合物等，有时还采用一些具有保护涂层或者其他功能涂层如驻极体材料等。 频率过高则介质层将失去阻挡作用，因而介质阻挡放电驱动电压频率范围为50Hz～10MHz。 放电电压范围为几百伏特到几千伏特。 根据不同的应用背景，放电间隙为0.1mm～几cm。 放电气体可以流动，也可以循环使用，也可静止。 放电气体可以是惰性气体如He、Ne、Ar，可以是分子气体如氮气、氧气、空气，也可以是其他反应性气体如CCl2F2, CClF3 and CHClF2 DBD的一些基本特征 高频放电和微波放电 用甲烷等气体来进行直流放电的时候，电极表面上绝缘性薄膜的堆积会阻碍电流的流通，甚至会导致放电的中止。不使用直流而采用工业上标准的13.56MHz的高频电磁波或2.45GHz的微波来进行放电，就能够维持这类气体放电约稳定的等离子体状态。所以，使用高频放电或微波放电的等离子体应用比直流放电的多。 在实际应用等离子体时，首先根据用途需要选择最合适的等离子体。实际的工业应用中如LSI制作工艺中为了实现超微细、大面积、高速加工，经常要求等离子体具有低气压（～1Pa）、大口径（～0.4m）、高密度（～1017m－3）等特性。 在气压降低时，等离子体扩散加快，而电离频率降低，因而低气压条件下生成大口径、高密度低温等离子体并不容易。 提高放电功率，可以增大等离子体密度，但是若功率不能有效地用于产生电离（如直流辉光放电），那么等离子体密度也不能增大。 采用后面要讲述的给线圈通高频电流的方法(感应耦合等离子体）或激励等离子体波动的方法(表面波等离子体、ECR等离子体、螺旋波等离子体)，由于可以在保持较低的等离子体与电极间的电位差的状态下提供高功率，那么在低气压时也可以高效率地生成等离子体，并且其高密度化也将成为可能。 用于放电的三种天线耦合方式 利用用静电场来加速 电子，又称电容耦合 高频放电或微波放电是由天线(电极)从外部得到功率，通过电 磁场对电子的加速作用来维持等离子体的。 利用感应电场来供 给等离子体能量 利用电磁波来供 给等离子体能量 平行板加RF电压——电容耦合等离子体 典型的放电条件是：压强10～1000 Pa，电极间距1～5cm，高频功率20～200 W，放电频率通常为13.56MHz。 等离子体密度虽然不是那么高(约在1016m－3),但这种方法的优点是容易生成大口径等离子体。 放电的发光分布，在低气压时整体上基本是均匀发光。但随着压强的增高．中心部分变暗，只有两个电极附近部分才发亮。 线圈通RF电流——感应耦合等离子体 无外加磁场时的高频放电可分为电场型放电(E放电)和磁场型放电(H放电)。 前者是天线表面电荷产生的静电场导致的放电，电容耦合等离子体是其中有代表性的例子。 后者是天线电流产生的磁场H导致的放电。这里磁场随时间变化引起感应电场(法拉第电磁感应定