CN203295656U - 直拉单晶用加热器 - Google Patents

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李侨
李定武
周锐
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Yinchuan Longi Silicon Materials Co ltd
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Ningxia Longi Silicon Materials Co Ltd
Yinchuan Longi Silicon Materials Co Ltd
Xian Longi Silicon Materials Corp
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Abstract

直拉单晶用加热器，包括多个螺旋线圈，沿垂直方向依次排列；每个螺旋线圈上设有连接柱，螺旋线圈通过连接柱接入电流回路。螺旋线圈分为上下两组，两组螺旋线圈通以方向相反的直流电流，同一组螺旋线圈的电流方向相同。本实用新型每个螺旋线圈独自通过两个以螺旋线圈的垂直投影圆心为对称点的连接柱接入电流回路，两组螺旋线圈通以方向相反的直流电流，加热器在提供热能的同时，可叠加形成勾形磁场，即可达到勾形磁场拉晶的效果。既避免了引入外置磁场而导致的晶体生长成本提高，又提高了生长晶体的品质。

Description

直拉单晶用加热器
技术领域
本实用新型属于加热器技术领域，具体涉及一种用于直拉单晶用加热器。
背景技术
随着半导体硅材料和光伏行业的迅速发展，大直径的硅单晶已成为直拉单晶硅研究和生产的主要方向。随着硅单晶直径的增大，投料量必将加大，坩埚直径和热场尺寸也随之相应增大，导致熔体中热对流加剧，导致拉晶难度随之增大，晶体品质参数随之下降。为了获得高品质的大直径单晶，传统的方法是在单晶炉外增加磁场装置，抑制热对流，使杂质含量均匀分布，从而改善晶体质量。
但是，在单晶炉外增加磁场装置，不仅需要额外增加设备投资，占用大面积的厂房，而且磁场运行时消耗的电能大约为晶体生长的20%-50%，增加了晶体生长的成本。
专利号201120503128.1，公告号CN202430328U，公告日2012年9月12日的中国专利提出了采用一个螺旋形线圈构成的加热器装置，该加热器线圈中通入电流，在发热的同时，可以产生磁场。但该加热器螺旋形线圈产生的磁场为垂直磁场，对熔体对流的抑制作用较弱。
美国专利US20050087125A1提出了由三个螺旋管形线圈构成的加热器装置，该加热器的三个线圈中通入三相交变电流，加热器在发热的同时，可以产生磁场。但该加热器产生的磁场为行波磁场，行波磁场的传播会消耗大量的能量，因此，磁场效率较低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种直拉单晶用加热器，解决现有加热器产生的磁场对熔体对流的拟制作用有限及磁场效率不高的问题。
本实用新型的目的是这样实现的，直拉单晶用加热器，包括多个螺旋线圈，沿垂直方向依次排列；每个螺旋线圈上设有连接柱，螺旋线圈通过连接柱接入电流回路。
本实用新型的特征还在于：
多个螺旋线圈分为上下两组，两组螺旋线圈通以方向相反的直流电流，同一组螺旋线圈的电流方向相同。
上述螺旋线圈为两个或两个以上偶数个组合为优选。
为了不影响发热的均匀性，连接柱以螺旋线圈的垂直投影圆心为对称点均匀分布在螺旋线圈上。
本实用新型具有如下有益效果：
1、本实用新型加热器产生的磁场可直接作用于坩埚内熔体，避免了外置磁场穿过单晶炉壁时造成的磁场强度损失。
2、本实用新型每个螺旋线圈独自通过两个以螺旋线圈的垂直投影圆心为对称点的连接柱接入电流回路，两组螺旋线圈通以方向相反的直流电流，加热器在提供热能的同时，可叠加形成勾形磁场，即可达到勾形磁场拉晶的效果。既避免了引入外置磁场而导致的晶体生长成本提高，又提高了生长晶体的品质。
3、本实用新型直拉单晶用加热器产生的勾形磁场，可降低氧含量，改善氧施主，不影响拉晶难度，克服了垂直磁场和水平磁场的缺陷，能够更有效地抑制坩埚内熔体对流。因此，在降低生产成本的同时，使生长的晶体品质更优。
附图说明
图1为本实用新型实施例1直拉单晶用加热器的结构示意图；
图2为本实用新型实施例1直拉单晶用加热器电路图；
图3为本实用新型实施例2直拉单晶用加热器的结构示意图；
图中，1.螺旋线圈，2.连接柱，11.螺旋线圈Ⅰ，12.螺旋线圈Ⅱ，13.螺旋线圈Ⅲ，14.螺旋线圈Ⅳ，21.连接柱Ⅰ，22.连接柱Ⅱ，23.连接柱Ⅲ，24.连接柱Ⅳ，25.连接柱Ⅴ，26.连接柱Ⅵ，27.连接柱Ⅶ，28.连接柱Ⅷ。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图对本实用新型作进一步详细的说明。
实施例1，用于直拉单晶用加热器，参见图1，包括螺旋线圈1和连接柱2，螺旋线圈1为两个，分别为螺旋线圈Ⅰ11和螺旋线圈Ⅱ12；螺旋线圈Ⅰ11、螺旋线圈Ⅱ12沿垂直方向依次排列；螺旋线圈Ⅰ11上设有连接柱Ⅰ21和连接柱Ⅱ22；螺旋线圈Ⅱ12上设有连接柱Ⅲ23和连接柱Ⅳ24；连接柱Ⅰ21和连接柱Ⅱ22以螺旋线圈1的垂直投影圆心为对称点相对设置，连接柱Ⅲ23和连接柱Ⅳ24以螺旋线圈1的垂直投影圆心为对称点相对设置。
参见图2，螺旋线圈Ⅰ11通过连接柱Ⅰ21和连接柱Ⅱ22接入直流电流回路，螺旋线圈Ⅱ12通过连接柱Ⅲ23和连接柱Ⅳ24接入直流电流回路，螺旋线圈Ⅰ11和螺旋线圈Ⅱ12中的电流方向相反。
实施例2，用于直拉单晶用加热器，参见图3，包括螺旋线圈1和连接柱2，螺旋线圈1为4个，分别为螺旋线圈Ⅰ11、螺旋线圈Ⅱ12、螺旋线圈Ⅲ13、螺旋线圈Ⅳ14；螺旋线圈Ⅰ11、螺旋线圈Ⅱ12、螺旋线圈Ⅲ13、螺旋线圈Ⅳ14沿垂直方向依次排列；螺旋线圈Ⅰ11上设有连接柱Ⅰ21和连接柱Ⅱ22；螺旋线圈Ⅱ12上设有连接柱Ⅲ23和连接柱Ⅳ24；螺旋线圈Ⅲ13上设有连接柱Ⅴ25和连接柱Ⅵ26；螺旋线圈Ⅳ14上设有连接柱Ⅶ27和连接柱Ⅷ28；连接柱Ⅰ21和连接柱Ⅱ22以螺旋线圈1的垂直投影圆心为对称点相对设置，连接柱Ⅲ23和连接柱Ⅳ24以螺旋线圈1的垂直投影圆心为对称点相对设置，连接柱Ⅴ25和连接柱Ⅵ26以螺旋线圈1的垂直投影圆心为对称点相对设置，连接柱Ⅶ27和连接柱Ⅷ28以螺旋线圈1的垂直投影圆心为对称点相对设置。
螺旋线圈Ⅰ11通过连接柱Ⅰ21和连接柱Ⅱ22接入直流电流回路，螺旋线圈Ⅱ12通过连接柱Ⅲ23和连接柱Ⅳ24接入直流电流回路，螺旋线圈Ⅲ13通过连接柱Ⅴ25和连接柱Ⅵ26接入直流电流回路，螺旋线圈Ⅳ14通过连接柱Ⅶ27和连接柱Ⅷ28接入直流电流回路。
螺旋线圈Ⅰ11和螺旋线圈Ⅱ12中的电流方向相同，螺旋线圈Ⅲ13和螺旋线圈Ⅳ14中的电流方向相同，螺旋线圈Ⅰ11、螺旋线圈Ⅱ12中的电流方向与螺旋线圈Ⅲ13、螺旋线圈Ⅳ14中的电流方向相反。
本实用新型螺旋线圈的材质为高纯石墨材料或碳/碳复合材料。加热器的发热功率可通过螺旋线圈的电阻大小及通入螺旋线圈的电流大小进行调节。加热器产生的磁场形状和强度则可通过改变电流的方向和大小进行调节。
本实用新型上下两组螺旋线圈通入方向相反的直流电流后，在发热的同时，产生勾形磁场，克服了垂直磁场和水平磁场的缺陷，能够更有效地抑制坩埚内熔体对流，因此，在降低生产成本的同时，使生长的晶体品质更优。
与外置磁场相比，本实用新型加热器产生的磁场可直接作用于坩埚内熔体，避免了外置磁场穿过单晶炉壁时造成的磁场强度损失。

Claims (4)

1.直拉单晶用加热器，其特征在于：包括多个螺旋线圈（1）和连接柱（2），所述多个螺旋线圈（1）沿垂直方向依次排列，每个螺旋线圈（1）上设有连接柱，螺旋线圈（1）通过连接柱（2）接入电流回路。
2.如权利要求1所述的直拉单晶用加热器，其特征在于：所述多个螺旋线圈（1）分为两组，所述两组螺旋线圈（1）分别通以方向相反的直流电流，同一组螺旋线圈（1）的电流方向相同。
3.如权利要求1或2所述的直拉单晶用加热器，其特征在于：所述螺旋线圈（1）为两个或两个以上偶数个组合。
4.如权利要求3所述的直拉单晶用加热器，其特征在于：所述连接柱（2）以螺旋线圈（1）的垂直投影圆心为对称点均匀分布在所述螺旋线圈（1）上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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