Prozessstromquellen für Plasmaverfahren

Einführung

Prozessstromquellen dienen zur Energieversorgung technischer Prozesse. Dabei werden durch den technischen Prozess besondere Anforderungen an den zeitlichen Verlauf der elektrischen Ausgangsgrößen der Prozessstromquelle gestellt.
Ein solcher technischer Prozess ist die Dielektrischen Barriereentladung, ein Plasmaverfahren, welches bei Atmosphärendruck betrieben wird und dadurch zu anderen Plasmaverfahren im Vorteil steht. Die Anwendungsgebiete der Dielektrischen Barriereentladung sind die Oberflächenbehandlung von Kunststoffen, das Erzeugen von Ozon, die Gasreinigung, usw.
Der Aufbau dieses Prozesses entspricht vereinfacht einem Plattenkondensator mit einer dielektrischen Schicht zwischen den Platten. Gegenwärtig werden durch Anregung mit sinusförmiger Spannung Mikroentladungen eingeleitet, die ein Plasma zur Folge haben. Dabei beträgt die Amplitude der sinusförmigen Spannung
max. 10 kV bei Frequenzen bis zu 100 kHz. Durch diese Art der Anregung können die Mikroentladungen selbst nicht beeinflusst werden.

 

Ziele

Ziel ist es, die Mikroentladungen und damit den Plasmavorgang zu beeinflussen. Die geforderte Prozessstromquelle muss hierzu bipolare Spannungspulse mit Amplituden bis zu 10 kV, Spannungsanstiegszeiten von max. 50 ns und einer Wiederholfrequenz bis zu 100 kHz generieren.
 

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Forschungsaktivitäten am ILEA

  • Marx_Fotograph Untersuchung verschiedener Topologien zur Realisierung der Prozessstromquelle:
    • mit Gleichspannungszwischenkreis,
    • mit Gleichstromzwischenkreis und
    • Marxgeneratoren.
  • Entwicklung eines schnellschaltenden Hochspannungstransistors durch Serienschaltung von MOSFETs, welcher für die Topologien mit Gleichspannungs- und Gleichstromzwischenkreis verwendet werden kann.