Impedance matching in a large-area Transformer Coupled Plasma source was studied. At first, automatic impedance matching was planned, so some ideas for automatic impedance matching are presented. But, we discovered that in our experimental system there is only one impedance matching condition and it is irrelevant to plasma status. Because the automatic impedance matching in our experimental system is meaningless, we tried to find the only impedance matching condition.
During the impedance matching experiment, a discrepancy between theoretical calculations and experimental results was found. So, we introduced a new way of understanding our system using a modified model which is based on the assumption that inductance and capacitances have a dependency on frequency, and the modified model explained the experimental results well. With this modified model, load impedances of the power supply in various configurations were calculated and used to analyze the data from plasma experiments. In our experimental system, maximum plasma density was found near 500Ω load impedance regardless of the condition of a plasma. Thus, we concluded that the only impedance matching condition is located near 500Ω load impedance. Furthermore, plasma control is possible based on the experimental data.
대면적 Transformer Coupled Plasma원에서 임피던스 정합에 관한 연구가 시행되었다. 초기 자동 임피던스 정합에 계획되었으므로, 이에대한 두 가지 방법을 제시하였으나, 실험장치의 전력공급원에는 이러한 방법들이 적용될 수 없음이 밝혀졌다. 따라서, 전력공급원에 대한 조사를 수행하여 이에 적합한 자동 임피던스 정합의 방법을 제시하였다.
하지만, 실험 결과 플라즈마의 상태와 여러 가지의 플라즈마 상태에 대해 안테나의 인덕턴스와 저항의 변화가 관찰되지 않음으로 해서, 이 실험장치에는 오직 고정된 임피던스 정합 상태가 존재하고, 이에 따라 이 실험장치에 대한 자동 임피던스 정합이 의미가 없다는 결론을 내렸다. 결국, 고정된 임피던스 정합 상태를 밝혀내기 위한 실험을 수행하게 되었는데, 실험결과가 기존의 이론으로 설명되지 않음으로 해서 부품들의 주파수에 대한 의존성을 가정하여, 실험 결과를 잘 설명해 줄 수 있는, 전력공급원을 이해하는 새로운 방법을 개발하여 데이터분석에 이용하였다.
플라즈마 밀도에 관한 데이터를 분석한 결과 전체 임피던스가 500Ω 근처에서 최대 파워전달이 일어났으므로, 이를 이 실험장치에 하나 존재하는 임피던스 정합 상태로 결론지었다. 또한 우리가 원하는 특정조건의 플라즈마를 얻고 이를 컨트롤 하는 것이 이번 실험 데이터를 이용해 실현될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
