CN105259417A - 一种硅芯电阻率的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种硅芯电阻率的检测装置，包括N个金属探头、操作台、恒流电源、电压测量单元、控制单元和计算单元，N≥3，每个金属探头的底部均设置有两根金属探针，操作台使该N个金属探头沿待测硅芯的轴向均匀排列，并使每根金属探针以一定的压力垂直放置在待测硅芯表面上；恒流电源向待测硅芯提供恒定的直流电流；电压测量单元同时测量每个金属探头的两根金属探针之间的电位差；控制单元控制恒流电源输出的直流电流和电压测量单元中测量回路的正、反向，以及将恒流电源、电压测量单元的输出值转换为计算单元可识别的数据；计算单元根据其内预存的计算公式和控制单元输出的数据计算待测硅芯的电阻率。本发明所述检测装置的测量效率和精度较高。

Description

一种硅芯电阻率的检测装置

技术领域

本发明涉及硅生产技术领域，具体涉及一种硅芯电阻率的检测装置。

背景技术

多晶硅芯电阻率的测量是多晶硅生产过程中必要的工艺流程，通过测量多晶硅芯电阻率，能够判断所产出的多晶硅芯属于何种指标范围，以及判断多晶硅芯内的杂质含量范围。在还原炉进行多晶硅棒生产之前，需要保证各台还原炉内的多晶硅芯的电阻率较为均匀，并且属于同一种规格型号，因此，准确快速地测量出多晶硅芯的电阻率对多晶硅的生产具有重要的意义。

目前，行业内一般采用多晶硅芯电阻率测试仪来测量多晶硅芯的电阻率，其包括：恒流电源、两根金属探针、支架、电压表和上位机，恒流电源与多晶硅芯的两端相连，用于向多晶硅芯提供恒定的直流电流；两根金属探针间隔一定距离放置在多晶硅芯上，每根金属探针均刺破多晶硅芯表面的氧化层，以贴附在多晶硅芯的表面上；支架用于放置多晶硅芯；电压表与两根金属探针相连，用于测量两根金属探针之间的电位差；上位机分别与电压表和恒流电源相连，用于根据电压表和恒流电源的输出值计算多晶硅芯的电阻率。其中，多晶硅芯电阻率的测量原理为：沿多晶硅芯(该多晶硅芯为现有的通用多晶硅芯)的轴向将其平均分为4段区域，将两根金属探针放置在多晶硅芯上第一段区域的首尾两端，使恒流电源向多晶硅芯通直流电，并通过电压表测量该两根金属探针之间的电位差，然后上位机根据公式ρ＝(A/S)*(V/I)计算出第一段区域的电阻率，式中，ρ表示电阻率，单位为Ω·cm(欧·厘米)；V表示两根金属探针之间的电压差值，单位为V(伏)；I为恒流电源向多晶硅芯输出的直流电流值，单位为A(安)；A为多晶硅芯的横截面积，单位为cm²(平方厘米)；S为两根金属探针之间的间距，单位为cm(厘米)；同理，依次将该两根金属探针放置在多晶硅芯上第二段区域、第三段区域和第四段区域的首尾两端，上位机依次计算出多晶硅芯上第二至四段区域的电阻率，并对多晶硅芯各段区域的电阻率求平均值以得到整根多晶硅芯的电阻率，因此这种测量技术也称为“单次单段检测法”。

发明人发现，现有技术这种“单次单段检测法”至少存在如下缺陷：

1、在测量整根多晶硅芯的电阻率时，一般需要将多晶硅芯平均分为四段区域，依次测量出每段多晶硅芯的电阻率后再求平均值以得出整根多晶硅芯的电阻率，而依次测量四段多晶硅芯的电阻率所花费的时间至少为4分钟，另外还需加上重新布置金属探针位置和记录每段多晶硅芯电阻率的时间，时间浪费较为严重，测量效率很低，在需要测量较多数量的多晶硅芯的电阻率时，会出现供不应求的现象，从而直接影响还原炉的正常启停周期，进而影响多晶硅的产量；

2、由于多晶硅芯较细长，在每次布置金属探针的位置时，不易准确将金属探针完全贴附在多晶硅芯的表面，使得金属探针与多晶硅芯表面之间易存在间隙，从而影响多晶硅芯电阻率的测量精度；

3、由于在测量整根多晶硅芯的电阻率时需要多次重新布置金属探针的位置，而每次布置金属探针位置时均需使金属探针刺破多晶硅芯表面的氧化层，力度不易掌握，使得多次布置金属探针的位置时易折断多晶硅芯。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种硅芯电阻率的检测装置，其测量效率和精度较高，测量时不易折断硅芯。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

所述硅芯电阻率的检测装置包括：N个金属探头、操作台、恒流电源、电压测量单元、控制单元和计算单元，其中，N≥3，每个金属探头的底部均设置有两根金属探针，

待测硅芯和N个金属探头均与操作台可拆卸地连接，所述操作台使得该N个金属探头沿待测硅芯的轴向排列且间隔均匀地放置在待测硅芯上，并使每根金属探针以一定的压力垂直放置在待测硅芯表面上，且每个金属探头的两根金属探针也沿待测硅芯的轴向排列；

所述恒流电源与待测硅芯的两端连接，用于向待测硅芯提供恒定的直流电流；

所述电压测量单元与所述N个金属探头连接，用于同时测量每个金属探头的两根金属探针之间的电位差，并将测得的电位差输出至控制单元；

所述控制单元分别与电压测量单元和恒流电源连接，用于控制恒流电源向待测硅芯两端输出的直流电流的正、反向，控制电压测量单元中测量回路的正、反向，以及将恒流电源的直流电流值和电压测量单元的输出值转换为计算单元可识别的数据，并输出至计算单元；

所述计算单元分别与恒流电源和电压测量控制单元连接，其内预存有硅芯电阻率的计算公式，用于根据其内预存的计算公式和控制单元输出的数据用于根据恒流电源和电压测量单元的输出值计算得出待测硅芯的电阻率。

优选地，所述电压测量单元采用电压变送器，其输入、输出量程可调；所述电压变送器的信号输入端输入0～75mV的电压信号，其信号输出端输出4～20mA的电流信号；所述电压变送器用于同时测量每个金属探头的两根金属探针之间的电位差，还用于隔离输入信号、输出信号和电源信号，以及浪涌保护。

优选地，所述控制单元包括继电器和可编程逻辑控制器，所述计算单元采用上位显示组态软件，

所述可编程逻辑控制器用于通过内部编程控制继电器时序性吸合与断开，以时序性控制恒流电源输出的直流电流的正、反向，和时序性控制电压测量单元中测量回路的正、反向；还用于将恒流电源、电压测量单元的输出值转换为上位显示组态软件可识别的数据，并通过可编程逻辑控制器与上位显示组态软件之间建立的通讯协议将转换后的数据传递给上位显示组态软件；

所述上位显示组态软件用于编写硅芯电阻率的计算公式，并根据所述公式和可编程逻辑控制器输出的数据计算得出待测硅芯的电阻率。

优选地，所述操作台包括基座、多个可调式基座支架、硅芯固定子单元和金属探头调节子单元，

所述多个可调式基座支架间隔均匀地设置在基座底部，用于调节基座相对于地面的距离；

所述硅芯固定子单元和金属探头调节子单元均设置在基座上，所述硅芯固定子单元与待测硅芯可拆卸地连接，用于固定待测硅芯；所述金属探头调节子单元与N个金属探头可拆卸地连接，用于调节N个金属探头的位置，以使其沿待测硅芯的轴向排列且间隔均匀地放置在待测硅芯上，并使每根金属探针以一定的压力垂直放置在待测硅芯表面上。

优选地，所述可调式基座支架包括丝杠、连接件和支撑件，

所述基座上设置有与所述丝杠的数量相同且位置相对应的螺纹通孔，所述基座上设置的螺纹通孔与其对应的丝杆相匹配；

所述连接件的一端与丝杆相连，另一端与支撑件相连，用于将丝杆和支撑件连成一体；

所述支撑件采用能够支撑基座的结构。

优选地，所述硅芯固定子单元采用开口角度可调式卡槽结构，且卡槽的长度方向与待测硅芯的轴向平行。

优选地，所述金属探头调节子单元包括N个立柱、N个调节模块、连接轴和手柄，

所述N个立柱间隔均匀地垂直固定在基座上；

所述调节模块包括旋转件和移动件，且每个调节模块的旋转件和移动件均通过连接轴连接，每个调节模块的旋转件均对应一个金属探头，每个金属探头均固定在其对应的旋转件上且位于固定在硅芯固定子单元中的待测硅芯的正上方，每个调节模块的移动件均对应一根立柱，并与其对应的立柱可拆卸地连接；

所述连接轴与固定在硅芯固定子单元中的待测硅芯平行设置，所述N个调节模块的旋转件和移动件均套装在连接轴上，且旋转件能随连接轴一起转动；

所述手柄固定在连接轴的一端，用于使连接轴转动，并能带动N个调节模块的旋转件一起转动。

优选地，所述移动件采用三角支架，所述旋转件采用卡套，

所述三角支架包括第一空心柱状部、第一三角板状部和第二三角板状部，所述第一空心柱状部套装在对应的立柱上，且所述第一空心柱状部的侧面设置有至少一个螺孔；所述第一三角板状部和第二三角板状部均呈直角三角形且平行设置，二者的一条直角边均与第一空心柱状部的侧面相连，二者的另一条直角边均与第一空心柱状部顶端平齐，且二者的外表面分别与第一空心柱状部的侧面相切；

所述卡套包括平面板状部和第二空心柱状部，所述平面板状部与第二空心柱状部的侧面相连，且所述第二空心柱状部的轴心与平面板状部垂直，所述第二空心柱状部套装在对应的金属探头上，且所述第二空心柱状部的侧面设置有至少一个螺孔；设置在所述金属探头底部的两根金属探针通过贯穿金属探头内部并从金属探头的顶端钻出的导线与电压测量单元电连接；

所述三角支架的第一三角板状部和第二三角板状部的远离第一空心柱状部一侧的边缘处设置有位置相对的通孔，且该通孔的轴心与第一空心柱状部的轴心垂直，所述卡套的平面板状部的远离第二空心柱状部一侧的边缘处也设置有通孔，该通孔的轴心与第二空心柱状部的轴心垂直，所述连接轴设置在第一三角板状部、第二三角板状部和平面板状部的通孔内，且所述平面板状部的通孔与连接轴固定连接。

优选地，所述检测装置还包括显示单元，

所述显示单元与计算单元连接，用于显示计算单元计算得出的各根待测硅芯的电阻率。

优选地，所述检测装置还包括打印单元，

所述打印单元与计算单元连接，用于打印计算单元计算得出的各根待测硅芯的电阻率。

优选地，所述检测装置还包括比较单元，

所述比较单元内预设有标准硅芯电阻率，其与计算单元相连，用于将计算单元计算得出的各根待测硅芯的电阻率分别与预设的标准硅芯电阻率相比较，以得出分别与各根待测硅芯对应的比较结果。

优选地，所述检测装置还包括存储单元，

所述存储单元与计算单元连接，用于存储计算单元计算得出的各根待测硅芯的电阻率。

有益效果：

1)与现有技术的“单次单段检测法”不同，本发明所述检测装置采用的是“单次多点检测法”，即无需重新布置金属探针的位置就可同时测量出多晶硅芯上多点处的电阻率，因此可一次测得整根多晶硅芯的电阻率，与现有技术相比极大地减少了依次测量和重新布置金属探针的位置所耗费的时间，测量速度较快，测量效率较高，而且，在需要测量较多数量的多晶硅芯的电阻率时也能按时完成，有利于提高多晶硅的产量；

2)由于本发明所述检测装置中的操作台能够使得各根金属探针同时垂直放置在(即尖端接触)多晶硅芯表面上，故能够避免各根金属探针与多晶硅芯表面之间出现间隙，与现有技术相比提高了多晶硅芯电阻率的测量精度；此外，由于所述操作台使得各根金属探针以一定的压力垂直放置在多晶硅芯表面上，故测量时金属探针无需刺破多晶硅芯表面的氧化层就能同时测得每个金属探头的两根金属探针之间的电阻率，因此不易折断多晶硅芯；

3)本发明所述检测装置不但能测量多晶硅芯的电阻率，还能测量单晶硅芯的电阻率；

4)本发明所述检测装置可测量任意长度硅芯的电阻率，只需根据待测硅芯的长度增加或减少金属探针的数量即可实现，故扩展性好。

附图说明

图1为本发明实施例1所述硅芯电阻率检测装置的结构框图；

图2为本发明实施例1所述硅芯电阻率检测装置的优选结构框图；

图3为本发明实施例2所述硅芯电阻率检测装置中操作台的正视图；

图4为图3的侧视图；

图5为图3中可调式基座支架的放大图。

图6为图3中手柄的放大图；

图7为图4中三角支架的剖视图；

图8为图4中卡套的放大图；

图9为图4中三角支架、卡套和部分连接轴的俯视图。

图中：1－可调式基座支架；11－丝杠；12－连接件；13－支撑件；2－基座；3－固定模块；4－立柱；5－三角支架；51－第一空心柱状部；52－第一三角板状部；53－第二三角板状部；6－卡套；61－平面板状部；62－第二空心柱状部；7－手柄；8－连接轴。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种硅芯电阻率的检测装置，其包括：N个金属探头、操作台(图1中未示出)、恒流电源、电压测量单元、控制单元和计算单元。

其中，待测硅芯可以为多晶硅芯，也可以为单晶硅芯；每个金属探头的底部均设置有两根金属探针，该两根金属探针平行且竖直设置，其间距优选为0.159cm，所述金属探头可采用现有的金属探头，且N≥3，本领域技术人员可根据待测硅芯的长度自行设置金属探头的数量N，一般地，若待测硅芯采用现有的通用多晶硅芯，则N取5即可。

待测硅芯和N个金属探头均与操作台可拆卸地连接，所述操作台使得该N个金属探头沿待测硅芯的轴向排列且间隔均匀(即等间距)地放置在待测硅芯上，并使每根金属探针以一定的压力垂直放置在待测硅芯表面上，且每个金属探头的两根金属探针也沿待测硅芯的轴向排列，以使得2N根金属探针也沿待测硅芯的轴向排列；这里，所述N个金属探头间隔均匀地放置在待测硅芯上时，可以使沿金属探头排列方向上的第一个金属探头和最后一个金属探头分别放置在待测硅芯的首尾两端附近。

所述恒流电源与待测硅芯的两端连接，用于分别在正向测量和反向测量的过程中向待测硅芯提供恒定的直流电流。

所述电压测量单元与所述N个金属探头连接，用于分别在正向测量和反向测量的过程中同时测量每个金属探头的两根金属探针之间的电位差，并将测得的电位差经控制单元进行数据转换后输出至计算单元。所述电压测量单元可由现有的电压测量电路组成，所电压测量电路可包括N个电压采集模块，每个电压采集模块均与一个金属探头的两根金属探针相连，用于测量该两根金属探针之间的电位差。优选地，所述电压测量单元可采用电压变送器，所述电压变送器的信号输入端(也可称为信号采集端)输入0～75mV的电压信号，其信号输出端输出4～20mA的电流信号，可同时测量每个金属探头的两根金属探针之间的电位差；所述电压变送器具有输入信号隔离、输出信号隔离和电源信号隔离的功能，还具有浪涌保护功能，其输入、输出量程可调，例如，所述电压变送器可采用现有的PA-11型直流信号隔离器。

所述控制单元分别与电压测量单元和恒流电源连接，用于控制恒流电源向待测硅芯两端输出的直流电流的正、反向，控制电压测量单元中测量回路的正、反向，以及将恒流电源的直流电流值(该值既包含大小也包含方向，例如，当恒流电源输出的直流电流为正向时，该值为正值，当恒流电源输出的直流电流为反向时，该值为负值)和电压测量单元的输出值转换为计算单元可识别的数据，并将转换后的数据输出至计算单元。这里，通过控制单元控制恒流电源向待测硅芯两端输出的直流电流的正、反向，和控制电压测量单元中测量回路的正、反向，可使得电压测量单元能够获取恒流电源输出的直流电流分别为正、反两个方向时的电位差。所述控制单元可采用现有的具有控制功能的芯片。优选地，所述控制单元包括继电器和可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController，PLC)，所述可编程逻辑控制器可通过内部编程控制继电器时序性吸合与断开，以时序性控制恒流电源输出的直流电流的正、反向，和时序性控制电压测量单元中测量回路的正、反向，例如，在第一时间段内控制恒流电源输出的直流电流正向，和控制电压测量单元中的测量回路正向，在第二时间段内控制恒流电源输出的直流电流反向，和控制电压测量单元中的测量回路反向，所述第一时间段和第二时间段的时长可由本领域技术人员结合待测硅芯的长度及金属探头的数量设定；所述可编程逻辑控制器还将恒流电源、电压测量单元的输出值转换为计算单元可识别的数据，并通过可编程逻辑控制器与计算单元之间建立的通讯协议将转换后的数据传递给计算单元。其中，所述继电器可采用现有的继电器，所述可编程逻辑控制器可采用西门子的S7-200系列PLC。

所述计算单元与控制单元单元连接，其内预存有硅芯电阻率的计算公式，用于根据其内预存的计算公式和控制单元输出的数据计算得出待测硅芯的电阻率。所述计算单元可采用现有的具有计算功能的芯片。优选地，所述计算单元采用上位显示组态软件，其具有编写公式和计算的功能。所述上位显示组态软件可采用亚控科技公司的组态王软件。

具体地，所述计算单元内预存有如下公式：

式(1)至式(3)中，ρ_总为待测硅芯的电阻率，ρ_正为恒流电源输出的直流电流为正向时待测硅芯的平均电阻率；ρ_负为恒流电源输出的直流电流为反向时待测硅芯的平均电阻率；N为金属探头的数量；A为待测硅芯的横截面积，单位为cm²(平方厘米)；S为每个金属探头的两根金属探针的间距，单位为cm(厘米)；I为恒流电源向待测硅芯输出的直流电流值，单位为A(安培)；V_正(i)为恒流电源输出的直流电流为正向时在金属探头排列方向上的第i个金属探头的两根金属探针之间的电位差值；V_负(i)为恒流电源输出的直流电流为反向时在金属探头排列方向上的第i个金属探头的两根金属探针之间的电位差值，且i依次取1至N的整数。

当然，为减少计算量以节省计算时间，以及降低对计算单元的性能要求以节约成本，所述计算单元内也可预存如下公式：

式(4)中，V_i为恒流电源输出的直流电流为正向(或反向)时在金属探头排列方向上的第i个金属探头的两根金属探针之间的电位差值，其余符号的含义与上式中对应符号的含义相同，不再赘述。

可见，采用本实施例所述检测装置可一次测得整根待测硅芯的电阻率，测量效率较高；且本实施例所述检测装置中的各个部件协同工作能依次测得多根硅芯的电阻率，从而满足在短时间内测量较多数量的硅芯电阻率的要求，进而提高了硅产量。同时，由于所述检测装置中包括的金属探头、操作台、恒流电源、控制单元、电压测量单元和计算单元均可采用现有的易于获取的零部件或元器件(可含软件)实现，故通用性好、易于实现，成本低廉。

下面结合图2详细描述所述硅芯电阻率的检测装置的优选实施方式，且图2中所有位于实线框内的均为必选部件，所有位于虚线框内的均为可选部件。

为便于用户实时监视待测硅芯的电阻率，优选地，所述检测装置还包括显示单元，其与计算单元连接，用于显示计算单元计算得出的各根待测硅芯的电阻率。所述显示单元可采用现有的显示器。

为便于用户实时记录待测硅芯的电阻率，优选地，所述检测装置还包括打印单元，其与计算单元连接，用于打印计算单元计算得出的各根待测硅芯的电阻率，例如可打印成报表。所述打印单元可采用现有的打印设备。

为了便于用户获知各根待测硅芯的电阻率分别与标准硅芯的电阻率之间的差距，优选地，所述检测装置还包括比较单元，所述比较单元内预设有标准硅芯电阻率，其与计算单元相连，用于将计算单元计算得出的各根待测硅芯的电阻率分别与预设的标准硅芯电阻率相比较，以得出分别与各根待测硅芯对应的比较结果，并将比较结果输出至显示单元和/或打印单元，以显示和/或打印所述比较结果，所述比较结果即各根待测硅芯的电阻率分别与预设的标准硅芯电阻率的差值；

为了便于用户判断待测硅芯的电阻率是否符合要求，进一步地，所述检测装置还包括二次比较单元，所述二次比较单元内预设有误差允许范围，其与比较单元相连，用于将比较单元输出的所述比较结果与预设的误差允许范围相比较，以得出分别与各根待测硅芯对应的二次比较结果，并将所述二次比较结果输出至显示单元和/或打印单元，以显示和/或打印所述二次比较结果，所述二次比较结果即各根待测硅芯的电阻率符合要求或不符合要求，以便用户判断每根待测硅芯的电阻率与预设的标准硅芯电阻率的差值是否在误差允许范围内，若在误差允许范围内，则该待测硅芯符合要求，属于合格产品，若不在误差允许范围内，则该待测硅芯不符合要求，属于次品，需剔除。所述比较单元和二次比较单元可采用现有的比较电路，或具有比较功能的芯片。

为便于用户查看以往测得的硅芯电阻率，优选地，所述检测装置还包括存储单元，其与计算单元连接，用于存储计算单元计算得出的各根待测硅芯的电阻率；所述存储单元可采用现有的存储芯片；

同时，所述存储单元还与显示单元连接，用于将其存储的用户需要的待测硅芯的电阻率输出至显示单元；所述显示单元还用于显示存储单元输出的待测硅芯的电阻率，以根据用户需要显示以往测得的某根或某些根待测硅芯的电阻率；

和/或，所述存储单元还与打印单元连接，用于将其存储的用户需要的待测硅芯的电阻率输出至打印单元；所述打印单元还用于打印存储单元输出的待测硅芯的电阻率，以根据用户需要打印以往测得的某根或某些根待测硅芯的电阻率；

和/或，所述存储单元还与比较单元和/或二次比较单元相连，用于存储比较单元输出的比较结果和/或二次比较单元输出的二次比较结果，以便用户调用以往测得的硅芯的电阻率与标准硅芯的电阻率之间的比较结果(即所述比较结果)，和/或者调用以往测得的硅芯与预设的误差允许范围的比较结果(即所述二次比较结果)；当然也可根据用户需要显示和/或打印存储单元内存储的比较单元输出的比较结果或二次比较单元输出的二次比较结果。

为了实现远程监控功能，优选地，所述检测装置的计算单元还通过通讯线缆与远程监控终端相连，用于将计算单元计算得出的各根硅芯的电阻率输出至远程监控终端，以便于用户远程监控待测硅芯的电阻率。

实施例2：

本实施例中，以待测硅芯采用现有的通用多晶硅芯为例详细描述所述硅芯电阻率检测装置的操作台的结构，所述通用多晶硅芯为圆柱形，长度为2000mm-3000mm，直径为3mm-10mm，则需采用的金属探头的数量为五个，即N等于5，故本实施例中所有出现的N均等于5。

如图3、4所示，所述操作台包括基座2、多个可调式基座支架1、硅芯固定子单元和金属探头调节子单元。

其中，所述基座2采用矩形板状结构，其尺寸优选为：长2000mm，宽230mm，高25mm。

所述可调式基座支架1可采用六个，且间隔均匀地设置在基座2的底部，用于调节基座2相对于地面的距离，并保证基座2水平。

具体地，如图5所示，每个所述可调式基座支架1包括丝杠11、连接件12和支撑件13；

所述基座2上设置有与所述丝杠11的数量相同且位置相对应的螺纹通孔，所述基座2上设置的螺纹通孔的公称直径与其对应的丝杆11的公称直径相同，以使得基座2上设置的螺纹通孔能够与其对应的丝杆11相匹配，所述丝杆11的长度优选为20mm，其上设置的螺纹的公称直径优选为12mm；

所述连接件12的一端与丝杆11相连，另一端与支撑件13相连，用于将丝杆11和支撑件13连成一体，其高度优选为8mm，所述连接件12优选采用六棱柱结构，以方便用户对其进行旋转操作，通过旋转连接件12可调节丝杆11在其对应的螺纹通孔中的位置，从而调节该螺纹通孔相对于地面的距离，进而调节基座2相对于地面的距离，所述六棱柱的横截面的外接圆(即六边形的外接圆)的直径优选为30mm，当然也可以采用其它形状的连接件；

所述支撑件13采用能够支撑基座2的结构，用于支撑基座2，其高度优选为35mm，所述支撑件13优选采用顶端小、底端大的圆台结构，且该圆台顶面的尺寸需与连接件12底端的尺寸相适配，例如该圆台顶面的直径与六棱柱底面的外接圆的直径相同，该圆台底面的直径优选为65mm；为了在保持稳固性的同时还能节约材料，优选地，所述支撑件13采用上部分为圆台状、下部分为圆柱状的结构，且该圆柱的直径与该圆台底面的直径相同，该圆台顶面的直径与六棱柱底面的外接圆的直径相同，该圆台底面的直径优选为65mm，该圆柱的高度优选为3mm；为了进一步地节约材料，所述支撑件13的底部还设置有凹槽，所述凹槽的深度优选为20mm，所述凹槽优选为接近连接件12的部分为圆台状凹槽、远离连接件12的部分为圆柱状凹槽的结构，且该圆台顶面的直径优选为35mm，该圆台底面的直径与该圆柱的直径相同，该圆柱的直径优选为55mm，该圆柱的高度优选为3mm。

所述硅芯固定子单元与待测硅芯可拆卸地连接，用于固定待测硅芯；所述硅芯固定子单元优选采用开口角度可调式卡槽结构，且卡槽的长度方向与待测硅芯的轴向平行，其使用方法为：先将卡槽的开口角度调大，把待测硅芯水平地放入卡槽中，待放好后再把卡槽的开口角度调小，以夹持住待测硅芯，使其无法移动和转动，卡槽的最终开口角度与待测硅芯的直径相关，以能夹持住待测硅芯又不会伤害待测硅芯为准；为了在保证固定性的同时还能节约材料，进一步地，所述硅芯固定子单元包括N个固定模块3，该N个固定模块3间隔均匀地固定(可通过螺栓和螺母固定)在基座2上，每个固定模块3均采用开口角度可调式卡槽结构，且每个固定模块3的卡槽的长度方向均与待测硅芯的轴向平行，其长度优选为100mm。

所述金属探头调节子单元与N个金属探头可拆卸地连接，用于调节N个金属探头的位置，以使其沿待测硅芯的轴向排列且间隔均匀地放置在待测硅芯上，并使每根金属探针以一定的压力垂直放置在待测硅芯表面上。

具体地，所述金属探头调节子单元包括N个立柱4、N个调节模块、连接轴8和手柄7；

所述N个立柱4间隔均匀地垂直固定在基座2上，且每相邻两个立柱4的轴间距优选为300mm，每个立柱4的直径优选为25mm，长度优选为365mm；优选地，每个立柱4的位置均与硅芯固定子单元的一个固定模块3的位置相对应，故每相邻两个固定模块3的轴间距也优选为300mm；所述立柱4和固定模块3的轴均指的是中心轴，并垂直于基座2；

每个调节模块均包括旋转件和移动件，且每个调节模块的旋转件和移动件均通过连接轴8连接，每个调节模块的旋转件均对应一个金属探头，每个金属探头均固定在其对应的旋转件上且位于固定在硅芯固定子单元中的待测硅芯的正上方(即金属探头的初始位置)，每个调节模块的移动件均对应一根立柱4，并与其对应的立柱4可拆卸地连接，从而能够调整每个调节模块在其对应立柱4上的竖直位置(即使得调节模块沿立柱4上下移动)，进而能够调节每个金属探头相对于固定在硅芯固定子单元中的待测硅芯的距离；

所述连接轴8与固定在硅芯固定子单元中的待测硅芯平行设置，所述N个调节模块的旋转件和移动件均套装在连接轴8上，且旋转件能随连接轴8一起转动，而移动件无法随连接轴8一起转动；所述连接轴8的直径优选为12mm，长度优选为大于1200mm；

所述手柄7如图6所示，其固定在连接轴8的一端，用于使连接轴8转动，并带动N个调节模块的旋转件一起转动，从而带动N个金属探头沿连接轴8转动；所述手柄7的长度优选为200mm。

测试前，手柄7处于初始位置，此时手柄7未动作，N个金属探头也处于初始位置，即位于待测硅芯的正上方；测试时，先使手柄7通过连接轴8带动N个调节模块的旋转件转动，从而带动N个金属探头沿连接轴8转动，此时N个金属探头由于沿连接轴8转动而偏离了初始位置，即偏离了待测硅芯正上方的位置，再向上或向下调节各个调节模块的移动件在立柱4上的竖直位置，以使得手柄7回到初始位置时，每个金属探头的两根金属探针能垂直放置在待测硅芯表面上，而且，由于受到旋转件自身重力的影响，每根金属探针还会以一定的压力垂直放置在待测硅芯表面上，故能够避免各根金属探针与待测硅芯表面之间出现间隙，提高了硅芯电阻率的测量精度。

如图7-9所示，所述移动件采用三角支架5，所述旋转件采用卡套6；

所述三角支架5包括第一空心柱状部51、第一三角板状部52和第二三角板状部53；所述第一空心柱状部51套装在对应的立柱4上，且所述第一空心柱状部51的侧面设置有至少一个螺孔，可通过与该螺孔配合的螺栓调节第一空心柱状部51与立柱4配合的松紧度；所述第一三角板状部52和第二三角板状部53均呈直角三角形且平行设置，二者的一条直角边均与第一空心柱状部51的侧面相连，二者的另一条直角边均与第一空心柱状部51顶端平齐，且二者的外表面分别与第一空心柱状部51的侧面相切；

所述卡套6包括平面板状部61和第二空心柱状部62；所述平面板状部61与第二空心柱状部62的侧面相连，且所述第二空心柱状部62的轴心与平面板状部61垂直，所述第二空心柱状部62套装在对应的金属探头上，且所述第二空心柱状部61的侧面设置有至少一个螺孔，可通过与该螺孔配合的螺栓调节第二空心柱状部61与金属探头配合的松紧度；设置在所述金属探头底部的两根金属探针通过贯穿金属探头内部并从金属探头的顶端钻出的导线与电压测量单元电连接；

所述三角支架5的第一三角板状部52和第二三角板状部53的远离第一空心柱状部51一侧的边缘处设置有位置相对的通孔，且该通孔的轴心与第一空心柱状部51的轴心垂直，所述卡套6的平面板状部61的远离第二空心柱状部62一侧的边缘处也设置有通孔，该通孔的轴心与第二空心柱状部62的轴心垂直，所述连接轴8设置在第一三角板状部52、第二三角板状部53和平面板状部61的通孔内，以使得旋转件和移动件通过连接轴8连接，且所述平面板状部61的通孔与连接轴8固定连接，以使得旋转件能随连接轴8一起转动，连接轴8能够在第一三角板状部52和第二三角板状部53的通孔内自由转动(即第一三角板状部52和第二三角板状部53的通孔直径略大于连接轴8的直径)，以使得移动件无法随连接轴8一起转动。

本实施例中的其他结构及作用都与实施例1相同，这里不再赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种硅芯电阻率的检测装置，其特征在于，包括：N个金属探头、操作台、恒流电源、电压测量单元、控制单元和计算单元，其中，N≥3，每个金属探头的底部均设置有两根金属探针，

待测硅芯和N个金属探头均与操作台可拆卸地连接，所述操作台使得该N个金属探头沿待测硅芯的轴向排列且间隔均匀地放置在待测硅芯上，并使每根金属探针以一定的压力垂直放置在待测硅芯表面上，且每个金属探头的两根金属探针也沿待测硅芯的轴向排列；

所述恒流电源与待测硅芯的两端连接，用于向待测硅芯提供恒定的直流电流；

所述电压测量单元与所述N个金属探头连接，用于同时测量每个金属探头的两根金属探针之间的电位差，并将测得的电位差输出至控制单元；

所述控制单元分别与电压测量单元和恒流电源连接，用于控制恒流电源向待测硅芯两端输出的直流电流的正、反向，控制电压测量单元中测量回路的正、反向，以及将恒流电源的直流电流值和电压测量单元的输出值转换为计算单元可识别的数据，并输出至计算单元；

所述计算单元与控制单元连接，其内预存有硅芯电阻率的计算公式，用于根据其内预存的计算公式和控制单元输出的数据计算得出待测硅芯的电阻率。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述电压测量单元采用电压变送器，其输入、输出量程可调；所述电压变送器的信号输入端输入0～75mV的电压信号，其信号输出端输出4～20mA的电流信号；所述电压变送器用于同时测量每个金属探头的两根金属探针之间的电位差，还用于隔离输入信号、输出信号和电源信号，以及浪涌保护。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，

所述控制单元包括继电器和可编程逻辑控制器，所述计算单元采用上位显示组态软件，

所述可编程逻辑控制器用于通过内部编程控制继电器时序性吸合与断开，以时序性控制恒流电源输出的直流电流的正、反向，和时序性控制电压测量单元中测量回路的正、反向；还用于将恒流电源、电压测量单元的输出值转换为上位显示组态软件可识别的数据，并通过可编程逻辑控制器与上位显示组态软件之间建立的通讯协议将转换后的数据传递给上位显示组态软件；

所述上位显示组态软件用于编写硅芯电阻率的计算公式，并根据所述公式和可编程逻辑控制器输出的数据计算得出待测硅芯的电阻率。

4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，

所述操作台包括基座、多个可调式基座支架、硅芯固定子单元和金属探头调节子单元，

所述多个可调式基座支架间隔均匀地设置在基座底部，用于调节基座相对于地面的距离；

所述硅芯固定子单元和金属探头调节子单元均设置在基座上，所述硅芯固定子单元与待测硅芯可拆卸地连接，用于固定待测硅芯；所述金属探头调节子单元与N个金属探头可拆卸地连接，用于调节N个金属探头的位置，以使其沿待测硅芯的轴向排列且间隔均匀地放置在待测硅芯上，并使每根金属探针以一定的压力垂直放置在待测硅芯表面上。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，

所述可调式基座支架包括丝杠、连接件和支撑件，

所述基座上设置有与所述丝杠的数量相同且位置相对应的螺纹通孔，所述基座上设置的螺纹通孔与其对应的丝杆相匹配；

所述连接件的一端与丝杆相连，另一端与支撑件相连，用于将丝杆和支撑件连成一体；

所述支撑件采用能够支撑基座的结构。

6.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述硅芯固定子单元采用开口角度可调式卡槽结构，且卡槽的长度方向与待测硅芯的轴向平行。

7.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，

所述金属探头调节子单元包括N个立柱、N个调节模块、连接轴和手柄，

所述N个立柱间隔均匀地垂直固定在基座上；

所述调节模块包括旋转件和移动件，且每个调节模块的旋转件和移动件均通过连接轴连接，每个调节模块的旋转件均对应一个金属探头，每个金属探头均固定在其对应的旋转件上且位于固定在硅芯固定子单元中的待测硅芯的正上方，每个调节模块的移动件均对应一根立柱，并与其对应的立柱可拆卸地连接；

所述连接轴与固定在硅芯固定子单元中的待测硅芯平行设置，所述N个调节模块的旋转件和移动件均套装在连接轴上，且旋转件能随连接轴一起转动；

所述手柄固定在连接轴的一端，用于使连接轴转动，并能带动N个调节模块的旋转件一起转动。

8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，

所述移动件采用三角支架，所述旋转件采用卡套，

所述三角支架包括第一空心柱状部、第一三角板状部和第二三角板状部，所述第一空心柱状部套装在对应的立柱上，且所述第一空心柱状部的侧面设置有至少一个螺孔；所述第一三角板状部和第二三角板状部均呈直角三角形且平行设置，二者的一条直角边均与第一空心柱状部的侧面相连，二者的另一条直角边均与第一空心柱状部顶端平齐，且二者的外表面分别与第一空心柱状部的侧面相切；

所述卡套包括平面板状部和第二空心柱状部，所述平面板状部与第二空心柱状部的侧面相连，且所述第二空心柱状部的轴心与平面板状部垂直，所述第二空心柱状部套装在对应的金属探头上，且所述第二空心柱状部的侧面设置有至少一个螺孔；设置在所述金属探头底部的两根金属探针通过贯穿金属探头内部并从金属探头的顶端钻出的导线与电压测量单元电连接；

所述三角支架的第一三角板状部和第二三角板状部的远离第一空心柱状部一侧的边缘处设置有位置相对的通孔，且该通孔的轴心与第一空心柱状部的轴心垂直，所述卡套的平面板状部的远离第二空心柱状部一侧的边缘处也设置有通孔，该通孔的轴心与第二空心柱状部的轴心垂直，所述连接轴设置在第一三角板状部、第二三角板状部和平面板状部的通孔内，且所述平面板状部的通孔与连接轴固定连接。

9.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，

所述检测装置还包括显示单元，

所述显示单元与计算单元连接，用于显示计算单元计算得出的各根待测硅芯的电阻率。

10.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，

所述检测装置还包括打印单元，

所述打印单元与计算单元连接，用于打印计算单元计算得出的各根待测硅芯的电阻率。

11.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，

所述检测装置还包括比较单元，

所述比较单元内预设有标准硅芯电阻率，其与计算单元相连，用于将计算单元计算得出的各根待测硅芯的电阻率分别与预设的标准硅芯电阻率相比较，以得出分别与各根待测硅芯对应的比较结果。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的检测装置，其特征在于，

所述检测装置还包括存储单元，

所述存储单元与计算单元连接，用于存储计算单元计算得出的各根待测硅芯的电阻率。