[发明专利]纳秒脉冲发生器电路中的高效能量恢复

说明书

一些实施例包括一种纳秒脉冲发生器电路。在一些实施例中，纳秒脉冲发生器电路可以包括：高电压电源；纳秒脉冲发生器，其与所述高电压电源电耦合并且以高频率对来自所述高电压电源的电压进行开关；变压器，其具有初级侧和次级侧，所述纳秒脉冲发生器与所述变压器的所述初级侧电耦合；和能量恢复电路，其与所述变压器的所述次级侧电耦合。在一些实施例中，所述能量恢复电路包括：电感器，其与所述高电压电源电耦合；消弧二极管，其布置为与所述变压器的所述次级侧并联；和第二二极管，其部署为与所述电感器串联，并且布置为将电流从负载传导到所述高电压电源。

背景技术

产生具有快速上升时间和/或快速下降时间的高电压脉冲是有挑战性的。例如，为了实现用于(例如，大于大约5kV的)高电压脉冲的快速上升时间和/或快速下降时间(例如，小于大约50ns)，脉冲上升和/或下降的斜率必须不可思议地是陡峭的(例如，大于10^-11V/s)。尤其是在驱动容性负载的电路中,这种陡峭的上升时间和/或下降时间非常难以产生。这种脉冲可能在以下情况下尤其难以产生：通过紧凑方式使用标准电子组件；和/或带有具有可变脉冲宽度、电压和重复率的脉冲；和/或在具有电容性负载(例如，比如等离子体)的应用内。

发明内容

一些实施例包括一种纳秒脉冲发生器电路。在一些实施例中，纳秒脉冲发生器电路可以包括：高电压电源；纳秒脉冲发生器，其与所述高电压电源电耦合并且以高频率对来自所述高电压电源的电压进行开关；变压器，其具有初级侧和次级侧，所述纳秒脉冲发生器与所述变压器的所述初级侧电耦合；和能量恢复电路，其与所述变压器的所述次级侧电耦合。在一些实施例中，所述能量恢复电路包括：电感器，其与所述高电压电源电耦合；消弧二极管(Crowbar diode)，其布置为与所述变压器的所述次级侧并联；和第二二极管，其部署为与所述电感器串联，并且布置为将电流从负载传导到所述高电压电源。

在一些实施例中，所述能量恢复电感器包括大于大约50μH的电感。

在一些实施例中，所述纳秒脉冲发生器以大于大约100kHz的频率对来自所述高电压电源的电压进行开关。在一些实施例中，所述纳秒脉冲发生器以从大约0kHz至大约500kHz的频率对来自所述高电压电源的电压进行开关。在一些实施例中，所述纳秒脉冲发生器电路向负载提供大于大约5kV的电压。

在一些实施例中，所述能量恢复电路包括开关。在一些实施例中，所述能量恢复电路还包括高电压开关，其与所述第二二极管和所述电感器串联。在一些实施例中，所述高电压开关对大于大约5kV的电压进行开关。

在一些实施例中，所述负载包括电容性负载。在一些实施例中，所述负载包括等离子体沉积室。

在一些实施例中，所述高电压电源提供具有大于500V、750V、1kV、1.5kV等的电压的DC功率。

一些实施例包括电路，其包括：存储电容器；开关电路，其与所述存储电容器耦合，所述开关电路输出具有大于1kV的电压并且具有大于1kHz的频率的波形；变压器，其具有初级侧和次级侧，所述开关电路与所述变压器的所述初级侧电耦合；和能量恢复电路，其与所述变压器的所述次级侧(例如，通过能量恢复二极管)和所述存储电容器电耦合。在一些实施例中，所述能量恢复电路包括：电感器，其与所述高电压电源电耦合；和第二二极管，其部署为与所述电感器串联，并且布置为将电流从负载传导到所述高电压电源。

在一些实施例中，所述能量恢复电路包括消弧二极管，其布置为与次级变压器并联。

在一些实施例中，所述电感器包括大于大约50μH的电感。

在一些实施例中，所述开关电路包括纳秒脉冲发生器。在一些实施例中，所述开关电路包括RF驱动器。在一些实施例中，所述RF驱动器包括半桥驱动器、全桥驱动器、高频率固态开关、RF发生器、基于放大器管的RF发生器或基于管的RF发生器。