CN204752899U - 一种单晶炉底部加热器 - Google Patents
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Abstract
一种单晶炉底部加热器<b>,</b>包括半圆发热体Ⅰ(1)、半圆发热体Ⅱ(2)和电极连接头(3),所述半圆发热体Ⅰ(1)和半圆发热体Ⅱ(2)呈中心对称的环形体串联而成,所述半圆发热体Ⅰ(1)和半圆发热体Ⅱ(2)由炭-炭复合材料或石墨材料制成。本实用新型通过独特的结构设计,可以提高发热体的效率,发热均匀,加工方便,成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种单晶炉,具体涉及一种单晶炉底部加热器。
技术背景
硅单晶炉热场系统对单晶成品率、拉速及单晶棒质量都有很大的影响,而对硅单晶生产企业来说,提高硅材料利用率,降低单位能耗,提高生产效率,降低生产成本一直是企业追求的目标。因此,热场系统设计和热场内关键元件的选材和使用备受关注。
众所周知,硅棒越大,产品品质就越好,单位成本也随之降低。但是,增加硅棒尺寸,热场系统的尺寸也相应增加。目前,单晶硅棒生产企业均在将小容量的热场改大,投料量从原来的90㎏左右(20inch)增加到150㎏(22或23inch)以上,有的厂家甚至将原来的150㎏左右(24inch)增加到200㎏(26inch)以上,显著增加了热场控制的难度。为此,目前运行的大尺寸单晶炉(24inch以上)都在尝试采用双加热结构,也就是在原来环形加热的基础上增加一个底部加热器,这样可以提高热场的均匀性,缩短化料时间,有效解决热场控制难及熔硅再结晶的问题。
目前,底部加热器主要选用石墨材质制造。然而,由于石墨材料自身电阻率较小、力学性能较差且高温热震脆性大等特点,制成的石墨加热器存在如下缺点:(1)电阻率小,在加热器形状一定的情况下,为了提高电阻,有时只能减小横截面积,由于石墨性脆,强度低,横截面积较小容易折断;(2)同样由于石墨性脆,强度低,在维修过程中易损坏,使用寿命较短。
如CN201501940U公开的直拉单晶炉加热器,为一个石墨材质的圆周均匀分布的底部加热器,该底部加热器采用扇形结构,离圆心越近,单位空间的发热面积越大,在使用时会导致离圆心不同距离的点上发热不均匀;同时,由于该加热器采用石墨材料制备,且设计为条状的扇形结构,加工困难,容易折断,维修也不方便。
又如,CN203625526U公开的单晶炉用底部加热器,其蛇形发热部分采用并联方式,且长度较短,为了提高电阻,有时只能减小横截面积或减薄厚度,由于石墨性脆,强度低,横截面积较小容易折断;炭-炭复合材料的加热器因比较薄,造成变形较大,生产加工比较困难,且材料利用率偏低。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是,克服现有技术存在的上述缺陷,提供一种发热效率高,发热均匀,且加工方便,成本低的单晶炉底部加热器。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是:一种单晶炉底部加热器,包括半圆发热体Ⅰ、半圆发热体Ⅱ和电极连接头,所述半圆发热体Ⅰ和半圆发热体Ⅱ是呈中心对称的环形体串联而成,所述半圆发热体Ⅰ和半圆发热体Ⅱ由炭-炭复合材料或石墨材料制成。
进一步,所述半圆发热体Ⅰ、半圆发热体Ⅱ和电极连接头为整体的,由同一块材料一次性加工制作而成。
进一步,所述炭-炭复合材料的密度为1.2~1.8g/㎝3,厚度为3~15mm。
进一步,所述石墨材料为等静压石墨且密度≥1.8g/㎝3,厚度为15~30mm。
本实用新型与现有技术相比,有以下优点:
(1)本实用新型加热器的发热体部分为串联的,加热器的电阻可以在较大的范围内设计调节;
(2)本实用新型加热器为圆饼形结构,发热体部分呈中心对称结构,发热均匀,发热效率高,且原材料利用率高。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图;
图2为图1所示实施例的俯视图。
其中:1-半圆发热体Ⅰ,2-半圆发热体Ⅱ,3-电极连接头。
具体实施方式
以下结合实例对本实用新型作进一步说明。
实施例1
参照图1、2,本实施例包括半圆发热体Ⅰ1、半圆发热体Ⅱ2和电极连接头3;半圆发热体Ⅰ1和半圆发热体Ⅱ2是呈中心对称的环形体串联而成,半圆发热体Ⅰ1和半圆发热体Ⅱ2由炭-炭复合材料制成,炭-炭复合材料密度为1.2g/㎝3,厚度为15mm。
为提高材料的利用率,降低加工成本,半圆发热体Ⅰ1、半圆发热体Ⅱ2和电极连接头3为整体的,由同一块材料一次性加工制作而成。
本实施例产品应用于24inch单晶炉热场中,提高了热场的均匀性,缩短化料时间8h。
实施例2
本实施例与实施例1的区别仅在于:半圆发热体Ⅰ1和半圆发热体Ⅱ2由炭-炭复合材料制成,炭-炭复合材料密度为1.8g/㎝3,厚度为3mm。
本实施例应用于23inch单晶炉热场中,提高了热场的均匀性,缩短化料时间9h。
实施例3
本实施例与实施例1的区别仅在于:半圆发热体Ⅰ1和半圆发热体Ⅱ2由炭-炭复合材料制成,炭-炭复合材料密度为1.5g/㎝3,厚度为10mm。
本实施例应用于24inch单晶炉热场中,提高了热场的均匀性,缩短化料时间8h。
实施例4
本实施例与实施例1的区别仅在于:半圆发热体Ⅰ1和半圆发热体Ⅱ2由等静压石墨材料制成且密度为1.8g/㎝3,厚度为30mm。
本实施例应用于24inch单晶炉热场中,提高了热场的均匀性,缩短化料时间7h。
实施例5
本实施例与实施例1的区别仅在于:半圆发热体Ⅰ1和半圆发热体Ⅱ2由等静压石墨材料制成且密度为1.83g/㎝3,厚度为15mm。
本实施例应用于26inch单晶炉热场中,提高了热场的均匀性,缩短化料时间5h。
实施例6
本实施例与实施例1的区别仅在于:半圆发热体Ⅰ1和半圆发热体Ⅱ2由等静压石墨材料制成且密度为1.81g/㎝3,厚度为25mm。
本实施例应用于23inch单晶炉热场中,提高了热场的均匀性,缩短化料时间8h。
以上所述,仅是本实用新型的较佳实施例,并非对本实用新型作任何限制,凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何修改、变更以及等效结构变换,均仍属本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.一种单晶炉底部加热器,包括半圆发热体Ⅰ(1)、半圆发热体Ⅱ(2)和电极连接头(3),其特征在于所述半圆发热体Ⅰ(1)和半圆发热体Ⅱ(2)呈中心对称的环形体串联而成,所述半圆发热体Ⅰ(1)和半圆发热体Ⅱ(2)由炭-炭复合材料或石墨材料制成。
2.根据权利要求1所述的单晶炉底部加热器,其特征在于:所述半圆发热体Ⅰ(1)、半圆发热体Ⅱ(2)和电极连接头(3)为整体的。
3.根据权利要求1或2所述的单晶炉底部加热器,其特征在于:所述炭-炭复合材料的密度为1.2~1.8g/cm㎝3。
4.根据权利要求1或2所述的单晶炉底部加热器,其特征在于:所述石墨材料为等静压石墨且密度≥1.8g/㎝3。
5.根据权利要求3所述的单晶炉底部加热器,其特征在于:所述炭-炭复合材料的厚度为3~15mm。
6.根据权利要求4所述的单晶炉底部加热器,其特征在于:所述石墨材料的厚度为15~30mm。
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CN107904656A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-04-13 | 南京晶升能源设备有限公司 | 一种蓝宝石单晶炉底部加热器及单晶炉 |
CN107957198A (zh) * | 2016-10-18 | 2018-04-24 | 沈阳威泰科技发展有限公司 | 一种真空电阻炉用的蛇型石墨加热器 |
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