[發明專利]一種高精度自動化光電晶體提拉爐

無效

• 申請號: 200910192126.2
• 申請日: 2009-09-08
• 公開（公告）號: CN101660198A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 王彪;周子凡;林少鵬;沈文彬;李一倫
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B15/20
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司
• 代理人: 禹小明

技術領域

本發明涉及一種光電晶體提拉爐，尤其涉及一種高精度自動化光電晶體提拉爐。

背景技術

人工晶體在科學技術和工業生產領域中起到越來越重要的作用，而人工晶體的制備設備和制備技術，成為了制約人工晶體產量和質量的主要瓶頸。最先進的人工晶體制備技術掌握在美國、德國、法國等發達國家手中，他們的晶體提拉設備自動化程度高，易于實現批量生產，生產的晶體質量也很高，但是其價格昂貴。目前世界上比較先進的晶體提拉主要面向單晶硅生長，適用于光電晶體生長的自動化提拉設備還比較少見。國內有少數企業也可以提供光電晶體提拉設備，但技術水平低下，均沒有實現真正的全程自動化控制，功能單一，對操作人員的專業水平要求很高，其產品質量也普遍較低，大規模生產的能力非常薄弱。

發明內容

針對現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種高精度自動化光電晶體提拉爐。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：一種高精度自動化光電晶體提拉爐，包括爐體、設于爐體內且裝有熔融晶體的坩堝及用于提拉晶體的提拉桿，還包括對坩堝進行加熱的加熱模塊、實時測量坩堝溫度的測溫模塊、根據坩堝測量的溫度控制加熱模塊的溫控模塊、調節提拉桿速度的提拉模塊、調節提拉桿旋轉速度的旋轉模塊、對坩堝內剩余晶體重量作監控的監控模塊及通過總線和通信協議與各個模塊相連接的控制系統。

各個模塊均設有一用于控制與維護本模塊的控制子模塊，且控制子模塊與控制系統通過總線交互數據。

該旋轉模塊還包括旋轉電機及其驅動電路，旋轉電機將其實際轉速形成反饋電壓反饋至控制子模塊，當控制子模塊檢測到實際轉速與預設值不同時，則將旋轉電機轉速調整至預設值內。

該提拉模塊還包括提拉電機及其驅動電路，提拉模塊的控制子模塊中設有用于監控提拉電機位移的光柵尺，當控制子模塊檢測到實際提拉速度與預設值不同時，則將提拉電機速度調整至預設值內。

該溫控模塊為精確度小于或等于0.1攝氏度的溫控儀器。該測溫模塊采用各種類型熱電偶。

該加熱模塊包括對坩堝進行非接觸式加熱的中頻線圈及連接至中頻線圈的中頻電源。

該監控模塊包括設于坩堝下方用于稱量爐體內晶體重量的電子秤及與電子秤連接的單片機驅動電路，該坩堝設于抵壓在電子秤上的絕熱支架上。

該監控模塊包括將中頻線圈加熱功率波動產生的電子秤讀數誤差進行過濾的濾波單元。

該控制系統還包括與各個模塊相互傳輸參數的輸入輸出單元、對制備參數進行記錄的數據記錄單元、將各參數進行顯示的顯示單元、用于判斷晶體生長過程的實際參數是否超過預設保護參數范圍的參數判斷單元及對各參數進行處理的處理單元。

本發明與現有技術相比具有如下優點和有益效果：

本發明的控制系統通過統一的總線和通信協議統一管理各個模塊，實現光電晶體的全自動化生長；本發明通過高精度的溫控模塊監控坩堝的加熱溫度，實現溫度的穩定控制，避免由于加熱功率的波動對電子秤造成影響，提高了電子秤的測量精度。

本發明還提供了顯示單元作為用戶界面，大大降低對操作人員的專業技術要求；并將晶體提拉生長的經驗數據進行記錄，使得生長過程對人員經驗的要求大大降低。

本發明安全、可靠、方便，允許一位操作人員同時管理多臺設備，從而容易實現大規模生產。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的控制原理圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明進行詳細的描述。

如圖1及圖2所示，本發明公開了一種高精度自動化光電晶體提拉爐，包括爐體、設于爐體內且裝有熔融晶體的坩堝及用于提拉晶體的提拉桿，其中，還包括對坩堝進行加熱的加熱模塊、實時測量坩堝溫度的測溫模塊、根據坩堝測量的溫度控制加熱模塊的溫控模塊、調節提拉桿速度的提拉模塊、調節提拉桿旋轉速度的旋轉模塊、對坩堝內剩余晶體重量作監控的監控模塊及通過總線和通信協議與各個模塊相連接的控制系統。本發明通過制定統一的通信協議，通過總線為每一個模塊提供電源和通信接口。其中，該控制系統為PC機，該晶體為光電晶體。

各個模塊均設有一用于控制與維護本模塊的控制子模塊，且控制子模塊與控制系統通過總線交互數據。每個控制子模塊均為單片機，負責本模塊的控制與維護。通過制定通信協議，保證單片機之間，控制子模塊與控制系統之間的通信互不干擾。每一模塊的控制子模塊作為該模塊的主要控制器，維護該模塊的常規任務，并且隨時等待控制系統的訪問，與控制系統交互數據。