CN207031603U - 一种铸锭炉平衡加热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种铸锭炉平衡加热器，属于多晶硅生产设备技术领域。包括加热器组件和电极，加热器组件包括两片对称的顶部加热器和四片侧部加热器以及连接相邻侧部加热器的吊臂；吊臂设置有个且为分支型并联式吊臂，包括两个分支侧臂和一个T型顶臂，分支侧臂和型顶臂尾部均设置有安装孔。本实用新型结构简单，设计合理，实现热场对称性，增强热场平衡性，消除角部过热区域，使硅锭受热均匀，生长界面平稳，晶粒垂直生长。
Description
技术领域
本实用新型涉及多晶硅生产设备技术领域。
背景技术
在多晶铸锭生产中，采用定向凝固的方式生长硅锭。加热器通入电压后，产生一定的温度，可以熔化硅料，同时可以为维持硅锭定向生长提供温度梯度。硅锭生长时，硅液通过定向助凝块向炉壁散热，炉壁为中空结构，通有冷却水，热量通过炉壁中的冷却水带走；同时为防止上层硅液凝固，加热器需要始终保持较高的温度，这样在硅锭中就会形成纵向的温度梯度，使得硅锭垂直定向生长。
传统的铸锭炉加热器采用三相交流电的三角形连接方式进行连接，每相引出两个电极，共六个电极，A、B、C三个电极控制顶部加热器，A’、B’、C’三个电极控制侧部加热器，在电路上属于三相交流电三角形连接，其中，A和A’，B和B’，C和C’分别属于等效并联关系，A、B、C三个电极通过吊臂连接着侧部加热器，侧部加热器通过角连接板相连，围成四个面，三个吊臂的位置把侧部加热器分成不同形状、不同长度的三个区域，没有对称性，铸锭炉的热场为正方形，具有四个面，其三个电极控制四个面，所产生的电阻分配和功率分配并不能完全对称，这就使得在加热过程中，有的面受热大，温度高，有的面受热小，温度低，在硅锭内部形成横向的温度梯度，使得晶粒生长产生横向偏移，影响晶粒垂直度，同时在过热的一面会形成杂质富集，影响硅锭利用率；另外，原铸锭炉的电极是铜电极杆和石墨电极直接连接，铜电极杆的上端与外接电源相连，连接方式固定。这种连接方式没有改变线路阻值的成分，因此顶侧加热器的输出功率只能同时变化，或者采用额外的电源分开控制变化。
此外，传统的铸锭炉，顶部和侧部加热器阻值固定，功率分配固定，工艺上只能同时降温和同时升温，不能根据热量需求进行功率调节，虽然有顶侧分开电源控制的铸锭炉，但是需要额外加入一组电源和控制柜，成本较高。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种铸锭炉平衡加热器，结构简单，设计合理，实现热场对称性，增强热场平衡性，消除角部过热区域，使硅锭受热均匀，消除横向温度梯度，生长界面平稳，晶粒垂直生长。
现有技术即传统铸锭炉，其加热器形状及电极连接方式是三个电极控制四个面，所产生的热量不均衡，造成横向温度梯度大，晶粒生长横向偏移，且局部过热易产生杂质富集。传统的铸锭炉，顶部和侧部加热器阻值固定，功率分配固定，工艺上只能同时降温和同时升温，不能根据热量需求进行功率调节，虽然有顶侧分开电源控制的铸锭炉，但是需要额外加入一组电源和控制柜，成本较高。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种铸锭炉平衡加热器，包括加热器组件和电极，加热器组件包括两片对称的顶部加热器和四片侧部加热器以及连接相邻侧部加热器的吊臂；吊臂设置有四个且为分支型并联式吊臂，包括两个分支侧臂和一个T型顶臂，分支侧臂和型顶臂尾部均设置有安装孔。
作为优选，电极设置有六个，分别为A、A’、B、B’、C、C’，电极A和A’，B和B’，C和C’分别为等效并联关系，电极A和C分别设置在两片对称顶部加热器3的连接处，电极A’、B、B’、C’分别设置在吊臂上。
进一步优选的，侧部加热器为呈波浪形的石墨电阻。
更进一步优选的，四片侧部加热器1形状相同、对称且首尾与吊臂相接。
更进一步优选的，侧部加热器和顶部加热器可升降调节。
更进一步优选的，电极包括铜电极杆和石墨电极以及设置在铜电极杆和石墨电极之间的可变电阻器件。
更进一步优选的，石墨电极可伸缩。
更进一步优选的，所述铜电极杆的顶端设置有丝杠，所述丝杠的调节控制单元与控制软件相连接。
更进一步优选的，可变电阻器件上端与铜电极杆固定连接，下端与石墨电极螺纹连接。
一种铸锭炉，设置有加热器，加热器为以上任意一项所述的一种铸锭炉平衡加热器。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型结构简单，设计合理，在原铸锭炉电极数量和位置不变的情况下，通过改变侧部加热器以及顶部加热器的结构和连接方式，同时改变电极入线端的三相交流电的接线方式实现了热场对称性，增强热场平衡性，消除角部过热区域，使硅锭四个面受热均匀，与此同时，把传统的石墨电极与铜电极杆的连接上，加入一个电阻器件，具有一定的阻值，上端与铜电极杆固定连接，下端通过螺纹与石墨电极连接，通过旋转，改变螺纹行程可以达到调节阻值的目的，这样就可以随时调节顶侧加热器的功率，根据晶体生长需求，释放不同的热量，消除横向温度梯度，生长界面平稳，晶粒垂直生长。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型分支型并联式吊臂的结构示意图；
图3是本实用新型电极的结构示意图；
图中：1、侧部加热器；2、吊臂；3、顶部加热器；4、分支侧臂；5、T型顶臂；6、安装孔；7、铜电极杆；8、石墨电极；9、可变电阻器件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，凡在本实用新型的技术方案的基础上所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的范围之内，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
一种铸锭炉平衡加热器，包括加热器组件和电极，加热器组件包括两片对称的顶部加热器3和四片侧部加热器1以及连接相邻侧部加热器1的吊臂2；侧部加热器1为呈波浪形的石墨电阻，四片侧部加热器1形状相同、对称且首尾与吊臂2相接；吊臂2设置有4个且为分支型并联式吊臂，包括两个分支侧臂4和一个T型顶臂5，分支侧臂4和T型顶臂5尾部均设置有安装孔6；电极设置有六个，分别为A、A’、B、B’、C、C’，电极A和A’，B和B’，C和C’分别为等效并联关系，电极A和C分别设置在两片对称顶部加热器3的连接处，电极A’、B、B’、C’分别设置在吊臂2上；电极包括铜电极杆7和石墨电极8以及设置在铜电极杆7和石墨电极8之间的可变电阻器件9；可变电阻器件9上端与铜电极杆7固定连接，下端与石墨电极8螺纹连接。
一种铸锭炉，设置有加热器，加热器上述的一种铸锭炉平衡加热器。
传统铸锭炉三个电极控制四个面，无法达到完全对称，在加热过程中，有的面受热大，温度高，有的面受热小，温度低，在硅锭内部形成横向的温度梯度，使得晶粒生长产生横向偏移，影响晶粒垂直度，同时在过热的一面会形成杂质富集，影响硅锭利用率。另外在硅锭角部由于角连接板的存在，此处受到两个侧面和一个角连接板的加热，容易产生局部过热，影响角部生长。本实用新型的铸锭炉加热器改变了顶部加热器3以及侧部加热器1的结构，同时改变了加热器的六个电极的入线端连接方式，改变了六个电极的相对位置，将四个电极分配给侧部加热器1，两个电极分配给顶部加热器3，其中电极A和A’，B和B’，C和C’仍然分别属于等效并联关系。将A、C两个电极控制顶部加热器3，而A’、B、B’、C’四个电极去控制侧部加热器1， 吊臂2为分支型并联式吊臂， T型顶臂5连接电极，两个分支侧臂4分别连接相邻两片侧部加热器1的首尾端，B’和C’、B’和A’ A’和B、B和C’分别控制侧部四个面的侧部加热器1，这样就实现了四个电极控制四个面的连接方式，使得各个方向完全对称，这样在加热过程中，侧部四个面所产生的热量完全一致，消除了横向温度梯度；顶部加热器3为左右两片的对称结构，只采用A和C两个电极就能实现两片并联，产生足够的热量。通过分支型并联式的吊臂2连接侧部加热器1，去掉了传统的角连接板，减少了一个局部的加热单元，这样在角部就消除了局部过热的区域；与此同时，在石墨电极8与铜电极杆7之间加入一个可变电阻器件9，具有一定的阻值，可变电阻器件9上端与铜电极杆7固定连接，下端通过螺纹与外部设置有螺纹的石墨电极8连接，在使用过程中，通过旋转，改变螺纹行程可以达到调节阻值的目的，这样就可以在线路上改变加热器的输出功率，随时调节顶、侧加热器的功率，根据晶体生长需求，释放不同的热量，使得硅锭生长界面平稳，晶粒垂直生长。
另外，在这里需要说明的是，为实现自动调节，可将铜电极杆7的顶端加入一个丝杠，与炉腔的升降丝杠结构一致，丝杠的调节控制单元与控制软件相连接，可以在控制软件通过设定工艺参数来自动调节加热器阻值，实现实时功率变化，达到稳定控制生长的目的。
本实用新型结构简单，设计合理，在原铸锭炉电极数量和位置不变的情况下，通过改变侧部加热器以及顶部加热器的结构和连接方式，同时改变电极入线端的三相交流电的接线方式实现了热场对称性，增强热场平衡性，消除角部过热区域，使硅锭四个面受热均匀，与此同时，把传统的石墨电极与铜电极杆的连接上，加入一个电阻器件，具有一定的阻值，上端与铜电极杆固定连接，下端通过螺纹与石墨电极连接，通过旋转，改变螺纹行程可以达到调节阻值的目的，这样就可以随时调节顶侧加热器的功率，根据晶体生长需求，释放不同的热量，生长界面平稳，晶粒垂直生长。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型，对本实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本领域技术人员根据本实用新型的原理设计出其他结构的产品，均属于本实用新型的保护范围，本实用新型将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种铸锭炉平衡加热器，包括加热器组件和电极，其特征在于：所述加热器组件包括两片对称的顶部加热器（3）和四片侧部加热器（1）以及连接相邻所述侧部加热器（1）的吊臂（2）；所述吊臂（2）设置有四个且为分支型并联式吊臂，包括两个分支侧臂（4）和一个T型顶臂（5），所述分支侧臂（4）和T型顶臂（5）尾部均设置有安装孔（6）。
2.根据权利要求1所述的一种铸锭炉平衡加热器，其特征在于：所述电极设置有六个，分别为A、A’、B、B’、C、C’，所述电极A和A’，B和B’，C和C’分别为等效并联关系，所述电极A和C分别设置在两片对称顶部加热器（3）的连接处，所述电极A’、B、B’、C’分别设置在吊臂（2）上。
3.根据权利要求1所述的一种铸锭炉平衡加热器，其特征在于：侧部加热器（1）为呈波浪形的石墨电阻。
4.根据权利要求1所述的一种铸锭炉平衡加热器，其特征在于：所述四片侧部加热器（1）形状相同、对称且首尾与吊臂（2）相接。
5.根据权利要求1所述的一种铸锭炉平衡加热器，其特征在于：所述侧部加热器（1）和顶部加热器（3）可升降调节。
6.根据权利要求1所述的一种铸锭炉平衡加热器，其特征在于：所述电极包括铜电极杆（7）和石墨电极（8）以及设置在所述铜电极杆（7）和所述石墨电极（8）之间的可变电阻器件（9）。
7.根据权利要求6所述的一种铸锭炉平衡加热器，其特征在于：所述铜电极杆7的顶端设置有丝杠，所述丝杠的调节控制单元与控制软件相连接。
8.根据权利要求6所述的一种铸锭炉平衡加热器，其特征在于：所述石墨电极（8）可伸缩。
9.根据权利要求6所述的一种铸锭炉平衡加热器，其特征在于：所述可变电阻器件（9）上端与铜电极杆（7）固定连接，下端与石墨电极（8）螺纹连接。
10.一种铸锭炉，设置有加热器，其特征在于：所述加热器为权利要求1～9任意一项所述的一种铸锭炉平衡加热器。
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| CN201720920753.3U CN207031603U (zh) | 2017-07-27 | 2017-07-27 | 一种铸锭炉平衡加热器 |
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Cited By (1)
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| CN109537050A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-03-29 | 晶科能源有限公司 | 一种铸锭炉 |
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2017
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