Startseite > Elektronikfertigung > Fertigungstechnik > Kaltes Plasma erzeugen

Piezo-Transformator und -Plasmagenerator:

Kaltes Plasma erzeugen

30. März 2015, 15:26 Uhr | Alfred Goldbacher

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Innovatives piezoelektrisches Material

Die patentierte Technologie basiert auf einer piezoelektrisch harten PZT-Keramik (Blei-Zirkonat-Titanat), die zusammen mit innen liegenden Kupferelektroden gesintert werden kann. Im Ergebnis zeichnet sich das Material-Set über einen breiten Belastungsbereich durch einen hohen und stabilen mechanischen Qualitätsfaktor sowie durch eine gute elektromechanische Kopplung und niedrige Verluste aus.

Das Bauelement ist als piezoelektrischer Rosen-Typ-Transformator ausgeführt. Die Eingangsseite besteht aus einer Vielschichtstruktur mit innen liegenden Kupferelektroden. Die Ausgangsseite des Transformators weist hingegen eine monolithische Struktur auf (Bild 1). Durch die Bildung einer stehenden akustischen Welle, die die niedrige Spannung von der Eingangsseite an der mechanisch gekoppelten Ausgangsseite in eine hohe Spannung umwandelt, wird die Spannung bei der Resonanzfrequenz transformiert. Da der piezoelektrische Transformator im Schwingungsmodus der 2. Harmonischen betrieben wird, kann er an den Schwingungsknoten kontaktiert und montiert werden, ohne die mechanische Bewegung zu stören.

Im Falle der konventionellen DBD-Technik (Dielectric Barrier Discharge) wird zur Erzeugung des Plasmas eine elektrische Entladung zwischen zwei Elektroden gezündet, die durch eine dielektrische Barriere getrennt sind. Bei CeraPlas indes tritt diese Entladung, bedingt durch die generierte Hochspannung, direkt auf der Oberfläche der Ausgangsseite des piezoelektrischen Transformators auf. Da der piezoelektrische Transformator hier auch als dielektrische Elektrode fungiert, wird keine Entladungselektrode benötigt, wie sie bei konventionellen DBD-Lösungen erforderlich ist.

Die Ladungen sammeln sich an Orten auf der Oberfläche des dielektrischen Materials an, wo die elektrische Feldstärke sehr hoch ist. Innerhalb von Mikrosekunden kommt es zu Entladungen und zur Neuansammlung von Ladungen an anderen Stellen auf der Fläche. Ähnlich wie bei anderen elektrischen Entladungsmethoden bleibt das Plasma so lange bestehen, wie die Energiequelle eine ausreichende Ionisierung gewährleistet.