发布日期：2026-05-13
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申请人 | 刘巍 | ||
学号 | 022031910022 | ||
导师 | 刘 明 | 教授 | |
答辩地点 | 智能电网中心楼225会议室 | ||
答辩时间 | 2026年5月22日9:00 | ||
答辩委员会 | 马澄斌（主席） | 教授 | 2026国际足联世界杯 |
马 柯 | 教授 | 2026国际足联世界杯 | |
李云辉 | 教授 | 同济大学 | |
高 飞 | 副教授 | 2026国际足联世界杯 | |
范永滔 | 高级工程师 | 深圳市海思半导体有限公司 | |
学位论文题目：等离子体射频电源振荡失稳机理及系统关键技术研究
论文简介
射频电源是半导体刻蚀、薄膜沉积等离子体工艺设备中的核心组成部分，其主要为等离子腔体提供高频（如13.56 MHz）高功率（如3kW）稳定能量，以激励气体电离形成先进工艺所需的等离子体，其输出性能直接影响等离子体密度、能量耦合效率、以及芯片工艺稳定性。现有市场大多被欧美厂商（美国MKS和AE、德国霍廷格等）垄断，占据全球89%的市场，且随着欧美单边技术封锁升级，面向先进半导体制造设备的射频电源已被禁止出口我国，成为关键“卡脖子”技术之一。
相较于传统基于线性功率放大器的射频电源，采用开关式功率放大器更能满足先进半导体工艺在效率、功率密度及系统集成度等方面的发展需求，已成为高频大功率射频电源的重要发展方向。然而，当开关频率来到在数十兆赫兹频段，器件和电路的寄生效应显著，而数kW功率等级下的高电压电流变化率（dv/dt和di/dt）将引起开关瞬态波形畸变、输出功率振荡失稳、以及电磁干扰等问题。同时，由于等离子体电阻抗受腔体气体种类、气压等级和工艺过程影响，具有快速宽范围变化特性，也将进一步加剧开关功放的振荡失稳和效率下降。此外，高频高功率开关功放还面临驱动损耗大、占空比和频率调制困难、输出功率等级下降等关键技术问题。因此，如何解决高频寄生效应和高功率等级带来的开关功放稳定性问题及其他工程问题成为本文研究的重点。基于此，本文以13.56 MHz大功率射频开关电源为研究对象，针对功率器件高频驱动技术、开关功放振荡失稳机理、功率提升技术、以及等离子体宽范围阻抗匹配技术等关键问题开展了系统研究。
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