[发明专利]陡下降沿低功耗的等离子浸没离子注入用高压脉冲调制器及调制方法

摘要

陡下降沿低功耗的等离子浸没离子注入用高压脉冲调制器及调制方法，属于脉冲功率技术领域。它解决了现采用的等离子浸没离子注入用高压脉冲调制器输出脉冲的下降沿长的问题。它采用真空电子管作为主开关调制高压脉冲，用充电IGBT串联开关控制高压脉冲电容器的充电过程，消除了充电限流电阻上的功耗；当高压脉冲关断时，下拉IGBT串联开关开通，负载电容和寄生电容中残留的电荷能够迅速流经放电限流器件和下拉IGBT串联开关释放掉，使得输出高压脉冲的下降沿大大减小。本发明用于等离子体浸没离子注入工艺中对高压脉冲的精确控制。

主权项

一种陡下降沿低功耗的等离子浸没离子注入用高压脉冲调制器，其特征在于：它包括直流高压电源(1)、充电限流电感(2)、充电IGBT串联开关(3)、电流尖峰抑制电感(4)、负载限流电阻(5)、真空四极管(6)、灯丝电源(7)、高压脉冲电容器(8)、高压硅堆(9)、下拉放电限流电阻(Rp)、下拉IGBT串联开关(10)、寄生电容(CR)、二栅电源(11)、充电开关的驱动原始信号单元(12)、充电同步隔离驱动电路(13)、脉冲延迟电路(14)、电子管驱动电路(15)、下拉开关的驱动原始信号单元(16)和下拉同步隔离驱动电路(17)，直流高压电源(1)的输出端连接充电限流电感(2)的一端，充电限流电感(2)的另一端连接充电IGBT串联开关(3)的集电极，充电IGBT串联开关(3)的发射极与调制器的负载接入端(A)之间串联高压脉冲电容器(8)，充电IGBT串联开关(3)的发射极与真空四极管(6)的阳极之间串联电流尖峰抑制电感(4)和负载限流电阻(5)，灯丝电源(7)为该真空四极管(6)的阴极灯丝供电，真空四极管(6)的阴极灯丝一端连接调制器的负载接地端(T)；调制器的负载接入端(A)连接高压硅堆(9)的正极，高压硅堆(9)的负极连接调制器的负载接地端(T)，寄生电容(CR)与高压硅堆(9)相并联，调制器的负载接入端(A)连接下拉放电限流电阻(Rp)的一端，下拉放电限流电阻(Rp)的另一端连接下拉IGBT串联开关(10)的发射极，下拉IGBT串联开关(10)的集电极连接调制器的负载接地端(T)；充电开关的驱动原始信号单元(12)的充电控制信号输出端连接充电同步隔离驱动电路(13)的充电控制信号输入端，充电同步隔离驱动电路(13)的信号输出端连接充电IGBT串联开关(3)的栅极，充电开关的驱动原始信号单元(12)的充电控制信号输出端还连接脉冲延迟电路(14)的信号输入端，延迟电路(14)的电子管驱动信号输出端连接电子管驱动电路(15)的驱动信号输入端，电子管驱动电路(15)的输出端连接真空四极管(6)的一栅输入端，用来控制真空四极管(6)的通断，二栅电源(11)的输出端连接真空四极管(6)的二栅输入端；延迟电路(14)的下拉驱动信号输出端连接下拉开关的驱动原始信号单元(16)的驱动信号输入端，下拉开关的驱动原始信号单元(16)的输出端连接下拉同步隔离驱动电路(17)的输入端，下拉同步隔离驱动电路(17)的输出端连接下拉IGBT串联开关(10)的驱动信号输入端。