CN101580962A - 改进的直拉单晶炉加热器结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及加热器装置，旨在提供一种直拉单晶炉的石墨加热器的改进结构。该加热器包括在轴线方向上布置了交互且均匀开槽的环形石墨加热器，在环形石墨加热器上设置一个减薄加热段，减薄加热段的径向横截面积为加热器其余部位的径向横截面积的2/3～3/4；所述减薄加热段是指从加热器的底部起至总高度的1/5～1/4处的部分。本发明使得加热功率在加热器的减薄处增加，轴向分布得到改变，间接在环形加热器底部形成一个附加的底部加热器功能，从而通过单个石墨加热器的结构设计但能达到原有技术中环形底部加热器加底部底部加热器的两个加热器的效果。不仅减少了设备投入，也降低了石墨加热器的制造成本，简化操作程序。
Description
技术领域
本发明涉及一种加热器装置，更具体的说，是涉及一种直拉单晶炉的石墨加热器的改进结构。
背景技术
直拉单晶制造法(Czochralski，CZ法)是把原料多硅晶块放入石英坩埚中，在单晶炉中加热融化，再将一根直径只有10mm的棒状晶种(籽晶)浸入熔液中。在合适的温度下，熔液中的硅原子会顺着晶种的硅原子排列结构在固液交界面上形成规则的结晶，成为单晶体。把晶种微微的旋转向上提升，熔液中的硅原子会在前面形成的单晶体上继续结晶，并延续其规则的原子排列结构。若整个结晶环境稳定，就可以周而复始的形成结晶，最后形成一根圆柱形的原子排列整齐的硅单晶晶体，即硅单晶锭。
目前单晶炉大都采用石墨加热器对石英坩埚内的多晶原料进行加热熔化。普通石墨加热器为一个环形的石墨上进行均匀开槽，然后在电极腿上通电加热，一般电压小于60VDC，22英寸热场最大加热功率在165kw。这种加热器轴向电阻均匀，发热功率轴向均匀，大的热场考虑拉晶时热场梯度需要，在环形加热器下面再安装一个底部石墨加热器，如24英寸热场底部施加最大20kw的底部加热功率。目前国内22英寸热场都是单加热器结构，24英寸及以上热场是双加热器结构。这样的设置增加了设备投入，且操作复杂化。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种改进的直拉单晶炉加热器结构。
本发明中改进的直拉单晶炉加热器结构，包括在轴线方向上布置了交互且均匀开槽的环形石墨加热器，在环形石墨加热器上设置一个减薄加热段，减薄加热段的径向横截面积为加热器其余部位的径向横截面积的2/3～3/4；所述减薄加热段是指从加热器的底部起至总高度的1/5～1/4处的部分。
作为一种改进，所述减薄加热段与加热器其余部位具有相同的径向厚度，减薄加热段的开槽宽度大于加热器其余部位的开槽宽度。
作为一种改进，所述减薄加热段与加热器其余部位具有相同的开槽宽度，减薄加热段的径向厚度小于加热器其余部位的径向厚度。
作为一种改进，所述减薄加热段的开槽宽度大于加热器其余部位的开槽宽度，减薄加热段的径向厚度小于加热器其余部位的径向厚度。
本发明的有益效果在于：
改进型的加热器在原环形加热器的基础上，在加热器高度的下段1/5～1/4的部分，对发热片进行减薄1/4～1/3，以此来改变加热器轴向电阻的分布。由于加热器通0～60VDC的直流电工作，因此使得加热功率在加热器的减薄处增加，轴向分布得到改变，间接在环形加热器底部形成一个附加的底部加热器功能，从而通过单个石墨加热器的结构设计但能达到原有技术中环形底部加热器加底部底部加热器的两个加热器的效果。不仅减少了设备投入，也降低了石墨加热器的制造成本，简化操作程序。
附图说明
图1是现有标准的环形石墨加热器结构示意图；
图2是图1中环形石墨加热器的俯视图；
图3是与环形石墨加热器配合使用的底部加热器的结构示意图；
图4是本发明中一种加热器的结构示意图；
图5是本发明中另一种加热器的结构示意图；
图6是图5中A-A向的剖面图。
具体实施方式
结合附图，下面对本发明进行详细说明。
具体实施例1中的直拉单晶炉的石墨加热器的改进结构如图4所示：
在普通的环形石墨加热器上设置一个减薄加热段，减薄加热段的径向横截面积为加热器其余部位的径向横截面积的2/3～3/4；所述减薄加热段是指从加热器的底部起至总高度的1/5～1/4处的部分。减薄加热段与加热器其余部位具有相同的径向厚度，减薄加热段的开槽宽度大于加热器其余部位的开槽宽度。
具体实施例2中的直拉单晶炉的石墨加热器的改进结构如图5、6所示：
在普通的环形石墨加热器上设置一个减薄加热段，减薄加热段的径向横截面积为加热器其余部位的径向横截面积的2/3～3/4；所述减薄加热段是指从加热器的底部起至总高度的1/5～1/4处的部分。减薄加热段与加热器其余部位具有相同的开槽宽度，减薄加热段的径向厚度小于加热器其余部位的的径向厚度。
只要保持减薄加热段的径向截面积一致，使用这两种种方法的效果是一样的。
同样道理，也可以得到具体实施例3的内容：
在普通的环形石墨加热器上设置一个减薄加热段，减薄加热段的径向横截面积为加热器其余部位的径向横截面积的2/3～3/4；所述减薄加热段是指从加热器的底部起至总高度的1/5～1/4处的部分。减薄加热段的开槽宽度大于加热器其余部位的开槽宽度，减薄加热段的径向厚度小于加热器其余部位的的径向厚度。这实际上是上面两个实施例技术特征的组合。
具体实施例4：
采用22英寸加热器，最大功率为165KW，发热片总电阻为24毫欧，化料时施加120KW功率，等径时施加80kw功率，加热器总高500mm。图1所示的普通标准型加热器的下部高度为125mm发热片，化料时功率为30KW，等径时功率为20KW。通过设计加工，使得加热器下部125mm的发热片截面积减少1/3后，单晶炉在化料时下部125mm发热片功率为40kw，等径时功率为26.7kw，这相当与增加了一个小型的底部加热器。
最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (4)
1、一种改进的直拉单晶炉加热器结构，包括在轴线方向上布置了交互且均匀开槽的环形石墨加热器，其特征在于，在环形石墨加热器上设置一个减薄加热段，减薄加热段的径向横截面积为加热器其余部位的径向横截面积的2/3～3/4；所述减薄加热段是指从加热器的底部起至总高度的1/5～1/4处的部分。
2、根据权利要求1所述的改进的直拉单晶炉加热器结构，其特征在于，所述减薄加热段与加热器其余部位具有相同的径向厚度，减薄加热段的开槽宽度大于加热器其余部位的开槽宽度。
3、根据权利要求1所述的改进的直拉单晶炉加热器结构，其特征在于，所述减薄加热段与加热器其余部位具有相同的开槽宽度，减薄加热段的径向厚度小于加热器其余部位的径向厚度。
4、根据权利要求1所述的改进的直拉单晶炉加热器结构，其特征在于，所述减薄加热段的开槽宽度大于加热器其余部位的开槽宽度，减薄加热段的径向厚度小于加热器其余部位的径向厚度。
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Open date: 20091118 |