DE1209551B - Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines stabfoermigen Halbleiterkoerpers miteiner Steuerung seines Durchmessers- bzw. Querschnittsverlaufs und Vorrichtung zur Durchfuehrung dieses Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines stabfoermigen Halbleiterkoerpers miteiner Steuerung seines Durchmessers- bzw. Querschnittsverlaufs und Vorrichtung zur Durchfuehrung dieses VerfahrensInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
BOIj
Deutsche KL: 12c-2
Nummer: 1209 551
Aktenzeichen: S 77026IV c/12 c
Anmeldetag: 7. Dezember 1961
Auslegetag: 27. Januar 1966
Halbleiterstäbe dienen als Zwischenprodukte für die Herstellung von Halbleiterelementen, wie Flächengleichrichtern,
Flächentransistoren oder Halbleiterstromtoren.
Der Halbleiterstab kann dabei z. B. aus Germanium, Silicium oder einer intermetallischen Verbindung bestehen.
Um eine Reinigung dieses Stabes von unerwünschten Verunreinigungen durchzuführen, um eine bestimmte
gleichmäßige Dotierung an einem solchen Halbleiterstab zu schaffen oder um den Stab bei Benutzung eines
entsprechenden Keimlings bzw. Impflings aus dem polykristallinen Zustand in den einkristallinen Zustand
seiner Kristallgitterstruktur überzuführen, kann ein Zonenschmelzvorgang an dem Halbleiterstab ausgeführt
werden.
Beim tiegelfreien Zonenschmelzen von festen stabförmigen Körpern in senkrechter Richtung, insbesondere
beim Ziehen von Halbleitereinkristallen, bei dem durch eine senkrechte Bewegung des Körpers die
Schmelzzone mit flüssigem Material zwischen einer Einschmelz- und einer Erstarrungsfront derart durch
den Körper wandert, daß sie räumlich fest liegt, ist ein Verfahren zum Konstanthalten der Breite der
Schmelzzone senkrecht zur Stabrichtung bekannt, nach welchem die Heizung der Schmelzzone gesteuert
wird durch von mindestens einer Seitenkante der Schmelzzone und von mindestens einer Schlitzblende
begrenzte Lichtstrahlen, die in photoelektrischen Empfängern Spannungen oder Ströme bewirken.
Es wird nach diesem bekannten Verfahren nur die Heizung für die Schmelzzone gesteuert. Das Verfahren
ist überhaupt nur anwendbar, wenn die Länge des Halbleiterstabes erhalten bleibt. Eine Änderung des
Durchmessers bzw. Querschnitts des Stabes nach einem vorbestimmten Programm ist nicht möglich.
Es ist bekannt, die Streck-Stauch-Bewegung von dem dem Zonenschmelzprozeß unterworfenen Stab
abhängig zu machen, indem die Änderung des das Schmelzen bewirkenden Hochfrequenzstromes, welche
durch die Änderung der Dicke des Stabes entsteht, zur Steuerung der den Abstand der Halterungen der
festen Halbleiterstabteile regelnden Einrichtungen verwendet wird.
Bei der Durchführung eines solchen angeführten Zonenschmelzvorganges, bei welchem unter Benutzung
eines Keimkristalls bzw. eines Impflings, der an einem Ende des noch polykristallinen Stabes angeschmolzen
ist, dieser Stab in den einkristallinen Zustand übergeführt werden soll, ist es schwierig, den Zonenschmelzvorgang
an der Übergangsstelle von der vorzugsweise kleinen Querschnittsfläche des einkristallinen
Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines stabförmigen Halbleiterkörpers mit einer
Steuerung seines Durchmessers- bzw.
Querschnittsverlaufs und Vorrichtung zur
Durchführung dieses Verfahrens
Steuerung seines Durchmessers- bzw.
Querschnittsverlaufs und Vorrichtung zur
Durchführung dieses Verfahrens
Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Als Erfinder benannt:
Hans Stut, Lochham bei München
Impflings zur größeren Querschnittsfläche des eigentlichen Halbleiterstabes einwandfrei durchzuführen.
Es ist daher bisher notwendig gewesen, eine entsprechende Steuerung der Einrichtung von Hand durchzuführen.
Es ist daher bisher notwendig gewesen, eine entsprechende Steuerung der Einrichtung von Hand durchzuführen.
Diese entsprechende Steuerung besteht für die Veränderung der Energie, welche über die Primärspule
der Induktionsheizeinrichtung der Schmelzzone zugeführt wird, in einer entsprechenden Regelung des Generators,
welcher die elektrische Energie für die Heizspule liefert.
Die entsprechende Steuerung für die Veränderung bzw. Anpassung des Durchmessers wird dadurch erreicht,
daß die beiden Einspannstellen am Ende des Halbleiterstabes bzw. am Ende des Aggregates Halbleiterstab—
Impfkristall einander für einen Stauchvorgang und damit für eine Vergrößerung des Durchmessers
der Schmelzzone angenähert werden oder umgekehrt entsprechend voneinander für einen Streckvorgang
für eine Verringerung des Durchmessers der Schmelzzone entfernt werden. Diese Steuerung muß
dabei einerseits so durchgeführt werden, daß der für den Aufbau Impfkristall—Halbleiterstab als Sollwert
vorgegebenen Gestalt Rechnung getragen wird, so daß also eine Steuerung entsprechend den vorgegebenen
Durchmesserwerten stattfindet. Andererseits muß aber in Anpassung an diese Durchmesserwerte auch gleichzeitig
die Heizenergie entsprechend gesteuert werden, die in die jeweilige Schmelzzone an dem zu behandelnden
Stab übertragen wird, damit diese Schmelzzone den erwünschten Temperaturwert annimmt.
509 780/279
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Diese Vorgänge sind bedienungsmäßig aber nur Transporteinrichtung für die Verstellung der Heiz-
sehr schwer zu beherrschen, und sie setzen mindestens spule der Beheizungseinrichtung der schmelzflüssigen
ein sehr gut eingearbeitetes Bedienungspersonal vor- Zone des Stabes benutzt werden. So kann z. B. durch
aus. eine zum Verstellen der Schmelzzonenheizeinrichtung
Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines 5 dienende Transportspindel angetrieben werden, welche
stabförmigen Halbleiterkörpers mit einer Steuerung je Umlauf eine entsprechende Anzahl von Steuervorseines
Durchmesser- bzw. Querschnittsverlaufs über gangen herbeiführt, als deren Folge je Steuervorgang
die von der Schmelzzone zurückzulegende Weglänge ein elektrischer Steuerimpuls erzeugt wird. Bei einer
durch eine Beeinflussung des Stabes mittels Streck- Gewindespindel entspricht ein Umlauf einer gewissen
Stauch-Bewegungen der der Schmelzzone benachbart io Steigung, und diese Steigung stellt einen entsprechenden
liegenden festen Stabteile können dadurch unab- Weg in der Achsrichtung des Stabes dar, so daß also
hängig von der besonderen Aufmerksamkeit eines wegabhängig von der Verstellung der Zonenschmelz-Bedienenden
während des Ablaufes des Vorganges einrichtung relativ zum Halbleiterstab entsprechende
gemacht werden, wenn erfindungsgemäß je eine an elektrische Impulse erzeugt werden,
sich bekannte digitale Steuerungsmethode in Form 15 Zur Durchführung eines solchen erfindungsgeeiner Impulssteuerung nach untereinander gleichen mäßen Verfahrens kann eine Vorrichtung benutzt Einheitsschritten in Abhängigkeit von einer zurück- werden, in welcher eine Zählkette mit einem ersten gelegten Wegstrecke sowie einem dieser Wegstrecke Teil aus aufeinanderfolgenden Zählstufen und mit zugeordneten Steuerungsprogramm der Beeinflussung einem zweiten Teil aus aufeinanderfolgenden Zählder Beheizung und der Längenausdehnung der 20 stufen angeordnet ist. Dem ersten Zählkettenteil Schmelzzone dient und wenn die von der Heizspule werden die Zählimpulse entsprechend der von der während des Zonenschmelzvorganges zurückzulegende Heizeinrichtung des Stabes entlang desselben zurück-Wegstrecke direkt als Meßstrecke sowie in an sich be- gelegten Wegstrecke zugeführt. In der Vorrichtung kannter Weise das Streck-Stauch-Betätigungsorgan werden diese dem ersten Zählkettenteil zugeführten und das die Heizenergie liefernde Organ als Stell- 25 Eingangsimpulse als auch die von dessen einzelnen glieder dienen. Zählkettenstufen gelieferten Ausgangsimpulse einem
sich bekannte digitale Steuerungsmethode in Form 15 Zur Durchführung eines solchen erfindungsgeeiner Impulssteuerung nach untereinander gleichen mäßen Verfahrens kann eine Vorrichtung benutzt Einheitsschritten in Abhängigkeit von einer zurück- werden, in welcher eine Zählkette mit einem ersten gelegten Wegstrecke sowie einem dieser Wegstrecke Teil aus aufeinanderfolgenden Zählstufen und mit zugeordneten Steuerungsprogramm der Beeinflussung einem zweiten Teil aus aufeinanderfolgenden Zählder Beheizung und der Längenausdehnung der 20 stufen angeordnet ist. Dem ersten Zählkettenteil Schmelzzone dient und wenn die von der Heizspule werden die Zählimpulse entsprechend der von der während des Zonenschmelzvorganges zurückzulegende Heizeinrichtung des Stabes entlang desselben zurück-Wegstrecke direkt als Meßstrecke sowie in an sich be- gelegten Wegstrecke zugeführt. In der Vorrichtung kannter Weise das Streck-Stauch-Betätigungsorgan werden diese dem ersten Zählkettenteil zugeführten und das die Heizenergie liefernde Organ als Stell- 25 Eingangsimpulse als auch die von dessen einzelnen glieder dienen. Zählkettenstufen gelieferten Ausgangsimpulse einem
Es ist zwar ein Verfahren zur Darstellung eines in der Vorrichtung angeordneten UND-Gattersystem
Weges im Sinne einer gewünschten Strecke oder eines für die Steuerungs- bzw. Regeleinrichtung für den proTeiles
eines Kreises mit dem Ziel bekannt, daß diese grammierten Durchmesser bzw. den programmierten
Größen einer bestimmten Zahl entsprechen, wobei zur 30 Querschnitt des Stabes und einem in der Vorrichtung
Bedingung gemacht ist, diese Zahl als Vielfaches des angeordneten UND-Gattersystem für die Steuer-Teilungsintervalls
eines Maßstabes bzw. einer Kreis- bzw. Regeleinrichtung für die programmierte Heizteilung
darzustellen. Bei diesem Verfahren wird die leistung zugeführt.
Lageveränderung der Teilung relativ zur Ablesestelle In dem zweiten Teil der Zählkette mit seinen aufbenutzt,
um beim Durchgang jedes Teilintervalls einen 35 einanderfolgenden Zählstufen, welcher dem ersten Teil
elektrischen Impuls zu erzeugen, wonach nach dieser der Zählkette nachgeordnet ist, wird die von der Heiz-Lösung
die mitgeteilten Impulse in ihrer Folge ein einrichtung zurückgelegte Wegstrecke binär codiert.
Abbild der Bewegung darstellen. In der Vorrichtung ist nun diesem zweiten Zähl-
Abbild der Bewegung darstellen. In der Vorrichtung ist nun diesem zweiten Zähl-
Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird kettenteil ein Wandler nachgeordnet, der aus Toraber
über jeweils einen oder mehrere Wegschritte des 40 schaltungen bzw. Gattern besteht und der die binäre
relativen Weges def Beheizungseinrichtung zum Halb- Codierung der Wegstrecke der Heizeinrichtung in eine
leiterstab sowohl die Beheizungsenergie gemäß dem Wegabbildung entsprechend der natürlichen Zahlenzugehörigen Programm jeweils nach Einheitsschritten folge umformt. Weiterhin folgt in der Vorrichtung
der Energiezunahme oder -abnähme als auch der diesem Wandler eine von ihm an ihrem Eingang geQuerschnitt
bzw. der Durchmesser des Stabes gemäß 45 speiste Sollwertprogrammierungseinrichtung für jede
dem zugehörigen Programm nach Einheitsschritten der beiden Steuerungen. Vom Ausgang der Programder
Querschnitts- bzw. Durchmesserzunahme oder mierungseinrichtung werden nun die gleichen bereits
-abnähme digital gesteuert. vom ersten Teil der Zählkette gespeisten UND-Gatter
Die Größe des bzw. der Einheitsschritte kann ver- an ihrem Eingang gespeist, und die Ausgangswerte
ändert werden. 50 dieser UND-Gatter bilden dann über je einen in der
Als Steuerungsprogrammwähler und -träger können Vorrichtung vorgesehenen Digital-Analog-Wandler für
Kreuzschienenverteiler bzw. Koordinatenwähler be- je eine der Steuerungen bzw. Regelungen, nämlich den
nutzt werden, an deren Kreuzungspunkten wahlweise Durchmesser bzw. Querschnitt des Stabes und die dem
entsprechende gegenseitige elektrische Verbindungen Stab zugeführte elektrische Heizenergie, den entgeschaffen
werden können. An deren Stelle könnte je- 55 sprechenden Sollwert, der durch seinen Vergleich mit
doch gegebenenfalls auch ein anderes mechanisches dem jeweiligen Istwert in einer entsprechenden vorge-System,
z. B. ein Lochkartensystem bzw. Lochstreifen- sehenen Einrichtung die Streck-Stauch-Einrichtung des
system oder ein magnetisches Speichersystem treten. Stabes bzw. die elektrische Beheizungseinrichtung des
Ein numerisches Verstellen und Steuern mit HiHe Stabes steuert.
von Lochkarten, Lochstreifen und Magnetband ist an 60 Ein solcher Digital-Analog-Wandler kann erfin-
sich bei Werkzeugmaschinen bereits bekanntgeworden. dungsgemäß z. B. aus zwei Sammelschienen bestehen,
Bei der Schmelzzone des Halbleiterstabes handelt zwischen denen in Querleitungen über je einen Reihen-
es sich aber gerade nicht um ein in seinen Maßver- widerstand die einzelnen Zählstufen eingeschaltet sind,
hältnissen eindeutig vorbestimmtes festes Objekt, wobei das eine Ende der Sammelschienen mit einer
sondern vielmehr um ein während des Zonenschmelz- 65 Spannungsquelle über einen Reihenwiderstand ver-
prozesses zu Veränderungen neigendes Gebilde. bunden ist und wobei an dem anderen Ende der
Zur Erzeugung der Zählimpulse der digitalen Sammelschienen bzw. der Parallelschaltung der Quersteuerung
kann erfindungsgemäß unmittelbar die leitungen der Steuerwert abgenommen werden kann.
5 6
Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand und die Schienen 47 D bis 5OD des Programmsteuereines
Ausführungsbeispiels wird nunmehr auf die systems für die Durchmessersteuerung, von denen je
Figuren der Zeichnung Bezug genommen. eine derselben ebenfalls an je eines der UND-Gatter
In F i g. 1 bezeichnet 1 den durch einen Zonen- 24E bis 27E bzw. 24D bis 27D angeschlossen ist. Die
schmelzvorgang zu behandelnden Halbleiterstab, an 5 Schienen 29 bis 45 einerseits und 47E bis 5OiT bzw.
dessen unterem Ende ein einkristalliner Impfling 2 47D bis 50Z) andererseits können an ihren Kreuzungsbereits
angeschmolzen ist. Dieser Halbleiterstab 1 ist stellen wahlweise durch entsprechende Steckvoran
beiden Enden in der üblichen Weise eingespannt, richtungen oder Schrauben S miteinander für die Einwobei
die eine der Einspannstellen in geläufiger Weise stellung des jeweiligen Programms in leitende Verbinrelativ
zu der anderen in Drehung versetzt werden io dung gebracht werden, wie es an den Kreuzungsstellen
kann, um auf diese Weise eine gleichmäßige Verteilung der horizontalen und vertikalen Schienen des Kreuzdes
schmelzflüssigen Materials in der Schmelzzone zu Schienenverteilers jeweils durch zwei zueinander kongewährleisten.
Außerdem sind die Einspannstellen der zentrische Kreise angedeutet ist. Die UND-Gatter 24Z?
Enden des Halbleiterstabes in axialer Richtung gegen- bis 27 E sind mit ihren Ausgängen an eine gemeinsame
einander für einen Streck-Stauch-Vorgang in der 15 Leitung 51E und ebenso die UND-Gatter 24 D bis
Schmelzzone des Halbleiterstabes vorzugsweise durch 27D an eine gemeinsame Ausgangsleitung 51D angeeinen
Regelungsvorgang verstellbar, um auf diese schlossen. Diese Leitungen 51E bzw. 51D führen zu je
Weise zur Erreichung eines konstanten Durchmessers einem der Digital-Analog-Wandler 52E bzw. 52D,
an dem Stab abwechselnd an diesem, je nachdem, ob von denen jeder Zählstufen α bis /aufweist und je eine
der Durchmesser ansteigt oder abnimmt, einen ent- 20 Gleichspannungsquelle 68£ bzw. 68D. Jeder dieser
sprechenden Streck- bzw. Stauch Vorgang durchzu- Digital-Analog-Wandler 522; bzw. 52 D besteht jeführen.
weils weiterhin aus einem Reihenwiderstand 53 und
Zur Beheizung bzw. Erzeugung der schmelzflüssigen einer Mehrzahl von Querwiderständen 54 bis 59,
Zone an dem Halbleiterstab dient eine schematisch welche an die entsprechenden der Zählstufen α bis /
angedeutete Spule 3, welche als Primärspule einer 25 angeschlossen sind. Somit kann an den jeweiligen Auselektrischen
Induktionsheizung mit einem Strom von gangsleitungen 60 E, 61E bzw. 6OD, 61D eine elekf
ür eine gute Regelungsmöglichkeit geeigneter hoher irische Größe abgenommen werden, welche durch die
Frequenz von z. B. 4MHz gespeist wird. Diese Be- Spannungsaufteilung der an den Eingangsklemmen 62is
heizungsspule wird von einer Transporteinrichtung und 63E bzw. 62D und 63D liegenden Spannung auf
getragen, die aus einer drehfest geführten Wander- 30 die Reihenschaltung aus dem jeweiligen Widerstand 53
mutter 4 besteht, die auf einer Gewindespindel 5 ange- und die jeweils eingeschalteten der entsprechenden
ordnet ist, so daß bei einer Drehung der Schrauben- Querwiderstände 54 bis 59 in 52E bzw. 52D bestimmt
spindel 5 eine axiale Verschiebung dieser Mutter 4 ist. Die an den Klemmen 60 E- 61E bzw. 60 D-61D
und damit der von ihr getragenen Beheizungsspule 3 gelieferte Ausgangsgröße wird als Sollwert mit dem
relativ zum Stab 1 in dessen Achsrichtung stattfindet. 35 Istwert der dem Halbleiterstab zugeführten Heiz-Der
Umlauf der Gewindespindel 5 wird gleichzeitig energie bzw. dem Istwert des Durchmessers des Stabes
zum Antrieb einer Kontakteinrichtung ausgenutzt, in je einer Regeleinrichtung verglichen, so daß dann
welche aus einer Scheibe 6 besteht, die an ihrem Um- eine entsprechende selbsttätige Korrektur dieser Werte
fang mit einer Anzahl von Nocken 7 versehen ist, auf den Sollwert des Programms stattfindet,
durch die ein Schalthebel 8 gesteuert wird, der mit 4° Der Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 52Z; einem ruhenden Gegenkontakt 9 zusammenarbeitet. für die Energiesteuerung ist hierfür an einen Regler 64, Die Zahl der an der Scheibe 7 in der Umfangsrichtung der Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 52 D für gleichmäßig verteilten Nocken sei beispielsweise mit die Durchmessersteuerung an den Regler 70 angesechzehn (in der Figur nur acht) bemessen. Bei einem schlossen.
durch die ein Schalthebel 8 gesteuert wird, der mit 4° Der Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 52Z; einem ruhenden Gegenkontakt 9 zusammenarbeitet. für die Energiesteuerung ist hierfür an einen Regler 64, Die Zahl der an der Scheibe 7 in der Umfangsrichtung der Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 52 D für gleichmäßig verteilten Nocken sei beispielsweise mit die Durchmessersteuerung an den Regler 70 angesechzehn (in der Figur nur acht) bemessen. Bei einem schlossen.
Umlauf der Spindel 5 wird also sechzehnmal je ein 45 Um diesen Regelvorgang für die selbsttätige ent-Stromschluß
zwischen 8 und 9 herbeigeführt, so daß sprechende schrittweise Einregelung des auf den Halbentsprechende
Impulse auf den Eingang einer binären leiterstab in seine schmelzflüssige Zone zur induktiven
Zählkette 10 gegeben werden, die die Stufen 11 bis 19 Beheizung übertragenen elektrischen Energiewertes
aufweist. Die ersten Zählstufen 11 bis 14 bilden den herbeizuführen, wird dem Regler 64 über die Leitung65
ersten Teil der Zählkette. Diese Stufen 11 bis 14 sind 50 ein umgeformter Meßwert desjenigen Stromwertes zujeweils
an ihrem Ausgang über Leitungen 21 bis 23 mit geleitet, der im Stromlauf von dem Hochfrequenzje
einem der UND-Gatter 25 £ bis 27 £ für das Energie- generator 67 über das Meßgerät 66, die Primärspule 3
steuerungssystem und je einem der UND-Gatter 25D der Einrichtung zur induktiven Beheizung des HaIbbis27D
des Durchmessersteuerungssystems verbunden. leiterstabes 1 an seiner Schmelzzone la zurück zur
Die UND-Gatter 24E und 24D sind durch die Lei- 55 anderen Klemme des Generators 67 mittels des Meßtung20
unmittelbar an den Schaltkontakt 8-9 ange- gerätes bzw. Meßwertumformers 66 erfaßt wird. Von
schlossen. dem Regler 64 führt eine Leitung 69 zu dem Hoch-
Die Zählstufen 14 bis 19 usw. bilden den zweiten frequenzgenerator 67 und führt dessen Steuerung einem
Teil der Zählkette 10 und sind mit ihrem Ausgang an Steuerwert entsprechend der Pvegelabweichung zwischen
einen aus Torschaltungen bzw. Gattern bestehenden 60 dem Programmwert und dem Istwert zu, so daß dieser
Wandler 28 angeschlossen. Die Ausgänge dieses Wand- Istwert auf den Soll- bzw. Programmwert eingeregelt
lers 28, der die binäre Codierung der Wegpunkte in bzw. diesem angenähert wird.
eine fortlaufende Wegabbildung gemäß der natürlichen Für die Einregelung des Durchmesserwertes auf den
Zahlenfolge umwandelt, sind an den vertikalen Sollwert bzw. Programmwert wird der entsprechende
Schienen 29 bis 45 eines Kreuzschienenverteilers 46 65 Programm wert von den Ausgangsleitungen 6OD, 61D
angeschlossen. Zu diesem Kreuzschienenverteiler ge- auf einen Regler 70 gegeben. Außerdem ist nach der in
hören ferner die horizontalen Schienen 47is bis 50 £ dem Beispiel gewählten speziellen Lösung, die auch
des Programmspeichersystems für die Energiesteuerung durch eine geeignete andere im Rahmen der Erfindung
7 8
ersetzt werden könnte, nahe derjenigen Stelle des auch die Zahl der Einheitsschritte, die während des
Halbleiterstabes 1, wo jeweils die schmelzflüssige Zone Durchlaufens dieses Weges in der Durchmesserrichtung
in die Erstarrungsfront übergeht, eine induktive hinzuzufügen bzw. im umgekehrten Falle abzuziehen
Schleife 71 zur Messung des Istdurchmessers des Halb- ist.
leiterstabes angeordnet, deren Anschlußleitungen zu 5 Gleichzeitig mit dieser Änderung des Durchmessereinem
Meßwertumformer 72 führen, von welchem programmwertes muß aber wegabhängig auch, wie
ein entsprechender Ausgangswert als Istwert des Durch- bereits oben erläutert, eine entsprechende Änderung
messers auf den bereits genannten Regler 70 gegeben des elektrischen Energiebeheizungswertes stattfinden,
wird. In dem genannten Regler 70 werden der Soll- Es erfolgt daher eine Änderung des Absolutwertes der
wert und der Istwert des Durchmessers miteinander io der Schmelzzone zugeführten Energie, z. B. gemäß
verglichen und ein entsprechender Differenzwert über F i g. 2 von dem Wert c bis d auf der Wegstrecke von A
die Leitung 73 auf das Steuersystem 74 gegeben. Dieses nach B. Dabei wird bei Zurücklegung einer jeweiligen
verstellt je nach dem eingelieferten Steuerwert die Einheit der Wegstrecke eine entsprechende wählbare,
untere Einspannvorrichtung des Stabes nach oben oder durch die Steilheit des Überganges zwischen den
nach unten relativ zur oberen bzw. im Sinne einer 15 Energieabsolutwerten am Anfang und Ende der Weg-Stauchung
bzw. Dehnung des Halbleiterstabes 1 an Streckeneinheit bestimmte Anzahl von Einheitsschritten
seiner schmelzflüssigen Zone, so daß also auf diese zu der vorher der schmelzflüssigen Zone zugeführten
Weise auf den dem Programm entsprechenden Wert elektrischen Beheizungsenergie hinzugefügt bzw. in
des Durchmessers des Stabes eingeregelt wird. anderen Fällen von dieser abgezogen.
Der schrittweise Übergang in der Änderung der 20 Bei der beispielsweisen Schaltung nach F i g. 1 sind
Energie, die der schmelzflüssigen Zone zugeführt wird, für die Wegsteuerung vier aufeinanderfolgende Zähl-
und in der Änderung des Durchmessers jeweils nach stufen 11 bis 14 bei Benutzung der binären Codierung
Einheitsschritten soll an Hand der F i g. 2 und 3 näher für die Wegpunkte benutzt. Es wird also jeweils nach
erläutert werden. 24 = 16 Impulsen, welche von dem ersten Teil der
In dem Kurvenschaubild nach F i g. 2 ist die Energie 25 Zählkette in den Stufen 11 bis 14 registriert werden,
in der Ordinatenrichtung über dem Weg, den die Pri- ein Impuls auf den zweiten Teil der Zählkette 10 mit
märspule bzw. Arbeitsspule der induktiven Beheizungs- den Zählstufen 15 und folgende gegeben. Diese sech-
einrichtung relativ zum Stab in dessen Achsrichtung zehn Impulse, welche die Zählstufen 11 bis 14 zählen,
zurücklegt, aufgetragen. liegen also im Bereich eines Wegschrittes, der in der
In F i g. 3 ist in der Ordinatenrichtung der Durch- 30 Programmeinrichtung 46 verarbeitet wird. Bei einer
messer über dem Weg aufgetragen, den die Arbeits- erfindungsgemäßen Anordnung nach dem Ausfüh-
spule der induktiven Beheizungseinrichtung relativ zu rungsbeispiel besteht daher die Möglichkeit, im Ver-
dem zu behandelnden Halbleiterstab in dessen Achs- laufe des Wegabschnittes zwischen zwei Wegpunkten,
richtung zurücklegt. die von 46 registriert werden, sechzehn Einheitsschritte
Es werde nach F i g. 3 ein solches Programm als 35 auf die Energieänderungszählkette und auf die Durchvorgegeben
angenommen, daß von einem Durch- messeränderungszählkette zu geben,
messer des Stabes mit dem Wert α zu dem größeren In F i g. 4 ist eine beispielsweise Schaltung einer Wert b übergegangen werden muß, d. h. also, daß der bistabilen Kippstufe, wie sie in den einzelnen Zähl-Durchmesser an dem System Halbleiterstab—Impf- stufen Uff und als Teil in 52E (a bis/) und 52D kristall zunimmt, wie es z. B. an der Ansatzstelle des 40 (a bis f) der F i g. 1 zur Anwendung gelangen kann. Impfkristalls am Halbleiterstab der Fall ist. Da mit Eine solche Kippstufe enthält zwei Transistoren 101 zunehmendem Durchmesser das Volumen des Halb- und 102, z. B. der pnp-Type. In Reihe mit dem Konleiterstabes sich steigert, welches in den schmelz- densator jedes der beiden Transistoren 101 und 102 flüssigen Zustand überzuführen ist, muß sinngemäß liegt je ein ohmscher Widerstand 103 bzw. 104. Die auch die elektrische Energie gesteigert werden, die 45 Kollektoren dieser Transistoren 101 und 102 sind über die Arbeitsspule der Induktionsheizung der jeweils über je einen ohmschen Widerstand 105 bzw. schmelzflüssigen Zone des Halbleiterstabes zugeführt 106 mit der Basiselektrode des jeweils anderen dieser wird. beiden Transistoren verbunden, wobei jedem dieser
messer des Stabes mit dem Wert α zu dem größeren In F i g. 4 ist eine beispielsweise Schaltung einer Wert b übergegangen werden muß, d. h. also, daß der bistabilen Kippstufe, wie sie in den einzelnen Zähl-Durchmesser an dem System Halbleiterstab—Impf- stufen Uff und als Teil in 52E (a bis/) und 52D kristall zunimmt, wie es z. B. an der Ansatzstelle des 40 (a bis f) der F i g. 1 zur Anwendung gelangen kann. Impfkristalls am Halbleiterstab der Fall ist. Da mit Eine solche Kippstufe enthält zwei Transistoren 101 zunehmendem Durchmesser das Volumen des Halb- und 102, z. B. der pnp-Type. In Reihe mit dem Konleiterstabes sich steigert, welches in den schmelz- densator jedes der beiden Transistoren 101 und 102 flüssigen Zustand überzuführen ist, muß sinngemäß liegt je ein ohmscher Widerstand 103 bzw. 104. Die auch die elektrische Energie gesteigert werden, die 45 Kollektoren dieser Transistoren 101 und 102 sind über die Arbeitsspule der Induktionsheizung der jeweils über je einen ohmschen Widerstand 105 bzw. schmelzflüssigen Zone des Halbleiterstabes zugeführt 106 mit der Basiselektrode des jeweils anderen dieser wird. beiden Transistoren verbunden, wobei jedem dieser
Dieser Übergang im Durchmesser von dem Wert α Widerstände als Vorhaltglied je einer der Kondenauf
den Wert b wird nun nach den Einheitsschritten 50 satoren 124 bzw. 125 parallel liegt. An dem gemeindurchgeführt,
die aus dem Schaubild nach F i g. 3 samen Anschluß 107 der Emitter der beiden Tranzwischen
den Werten α und b durch die eingetragene sistoren und an dem gemeinsamen Anschluß 108 der
Kennlinie angedeutet sind. Die Steuerung nach diesen mit den Kollektoren der Transistoren in Reihe liegen-Einheitsschritten
erfolgt abhängig von den Weg- den Widerstände 103, 104 liegt mit der eingetragenen
schritten, die zwischen den Punkten A und B auf der 55 Polarität die nicht besonders dargestellte Gleichspan-Abszissenachse
nach Einheiten erfaßt sind. Zu dem je- nungsquelle 109 und 110. An die Basiselektrode des
weils vorausgehenden Wert des Durchmessers wird Transistors 101 ist die Signalleitung 111, an die Basisaiso
durch jede neue Wegeinheit, die auf der Weg- elektrode des Transistors 102 die Signalleitung 112 anstrecke
zurückgelegt wird, jeweils eine wählbare An- geschlossen. Zwischen den Basiselektroden der beiden
zahl von Einheitsschritten in der Durchmesserrichtung 60 Transistoren 101 und 102 liegen noch in Reihe der
zu dem vorausgehenden Absolutwert des Durchmessers Kondensator 113, die beiden elektrischen Ventile 114,
hinzugefügt. 115 mit der dargestellten Gegenschaltung bzw. Polung
Wie aus der F i g. 3 abgelesen werden kann, weist sowie der Kondensator 116. Die Verbindungsleitung
also die dort eingetragene Kennlinie in den ver- 117 zwischen dem Kondensator 113 und dem Ventil 114
schiedenen Teilen ihres Verlaufs voneinander ab- 65 ist über einen ohmschen Widerstand 118 mit dem
weichende Steigungen auf. Je größer die Steigung ist, Kollektor des Transistors 102, die Verbindungsleitung
welche die Kurve zwischen zwei Wegschritten der 119 zwischen dem Kondensator 116 und dem Ventil 115
Beheizungsspule des Stabes aufweist, desto größer ist über einen ohmschen Widerstand 120 mit dem Kollek-
9 10
tor des Transistors 101 verbunden. Zwischen den werden, daß ein entsprechendes Minussignal auf die
beiden elektrischen Ventilen 114 und 115 ist die Signal- Leitung 111 gegeben wird, so daß nach dieser Umleitung
121 angeschlossen. Die Kippschaltung weist steuerung dann wieder ein Ausgangssignal an 123 von
die Ausgangsanschlüsse 122 und 123 auf. vorbestimmtem Spannungswert, bezogen auf 109, be-
Die Arbeitsweise einer solchen bistabilen Kipp- 5 steht, während an der Ausgangsleitung 122 der Ausschaltung
ist die folgende. gangswert Null gegenüber dem Bezugspotential 109
Es wird für die Erläuterung davon ausgegangen, daß besteht.
in dem betrachteten Augenblick der Transistor 101 an Nach der bisher beschriebenen Arbeitsweise wird
seiner Emitter-Kollektor-Strecke durchlässig ist, wäh- für die Umsteuerung der bistabilen Kippschaltung von
rend gleichzeitig der Transistor 102 an seiner Emitter- io der einen in ihre entgegengesetzte stabile Lage jeweils
Kollektor-Strecke gesperrt ist. In diesem Zustand auf die Basis desjenigen Transistors, der sich im gefließt
von dem Pluspol 109 der Spannungsquelle ein sperrten Zustand befindet, negatives Potential gegeben,
Steuerstrom über die Emitter-Basis-Strecke, den so daß auf diese Weise über seine Emitter-Basis-Strecke
Widerstand 106, den Widerstand 104 über den An- ein Steuerstrom fließt.
schluß 108 zum Minuspol 110 der Gleichspannungs- 15 Nun kann aber eine solche bistabile Kippschaltung
quelle. Gleichzeitig fließt demzufolge ein Arbeitsstrom auch in der Weise betrieben werden, daß nur auf die
über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 101 gleiche Steuerleitung hintereinander Impulse gegeben
und den Widerstand 103 über den gemeinsamen An- werden, wobei dann jeweils die Schaltung aus der
schluß 108 nach dem Minuspol 110 der Gleichspan- gerade vorhandenen stabilen Lage in die jeweils entnungsquelle.
In diesem Zustand der Schaltung hat die ao gegengesetzte stabile Lage übergeführt wird. Diese
Emitter-Kollektor-Strecke praktisch den Widerstands- Arbeitsweise der Schaltung ist dann möglich, wenn die
wert Null, und demzufolge befindet sich die Ausgangs- Steuerleitung 121 benutzt wird. Für diese Arbeitsweise
leitung 122 praktisch auf dem gleichen Potential wie der Schaltung werden die weiteren Schaltungselemente
der Punkt 107 der Schaltung. Andererseits ist, wie an- der Schaltung ausgenutzt, wie sie durch die bereits begegeben,
die Emitter-Kollektor-Strecke des Tran- 25 schriebenen Kondensatoren 113 und 116 sowie die
sistors 102 gesperrt; demzufolge befindet sich die beiden elektrischen Ventile 114 und 115 vorgegeben
Leitung 123 auf einem Potential, welches bestimmt ist sind.
durch das Potential des Punktes 107 der Schaltung Für die Erläuterung dieser Arbeitsweise soll wieder
minus dem Spannungsabfall, den der über die Emitter- davon ausgegangen werden, daß der Transistor 101
Basis-Strecke des Transistors 101 fließende Steuer- 30 sich in dem Zustand der Durchlässigkeit an seiner
strom an dem Widerstand 106 erzeugt. Da aber das Emitter-Kollektor-Strecke und der Transistor 102 in
Verhältnis der beiden Widerstände 106 und 104 in der dem Zustand der Sperrung an seiner Emitter-Kollek-
Schaltung ebenso wie dasjenige der Widerstände 105 tor-Strecke befindet. In diesem Zustand fließt in der
und 103 sehr groß ist, so hat 123 etwa praktisch das Schaltung jeweils ein Strom von der Spannungsquelle
Potential des Minuspols der Gleichspannungsquelle 35 über den Emitter und die Basis des Transistors 101,
109-110. den Kondensator 113, den Widerstand 118, denWider-
Wird nun beispielsweise ein Signal auf die Leitung stand 104, den Schaltungspunkt 108 nach dem Minus-112
gegeben, welches sinngemäß ein Minuspotential pol 110 der Spannungsquelle. Dieser Strom fließt so
gegenüber der Spannung am Pluspol 109 der Gleich- lange, bis der Kondensator 113 voll aufgeladen ist.
Spannungsquelle sein muß, so fließt ein Steuerstrom 4° In geladenem Zustand hat er dann an seinem linken
über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 102, so Belag positives und an seinem rechten Belag ein entdaß
auf diese Weise der Transistor 102 an seiner sprechendes negatives Potential. An der Leitung 121
Emitter-Kollektor-Strecke durchlässig wird. Damit liegt normalerweise nun negatives Potential. Soll mit
wird das Potential der Ausgangsleitung 123 praktisch Hilfe der Leitung 121 eine Signalgabe auf die Schalauf
das Potential des Punktes 107 gehoben. An der 45 tung erfolgen, so wird hierfür die Leitung 121 sprung-Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors 102 liegt in- haft an das Potential des Pluspols 109 der Schaltung
folgedessen nur noch eine derart geringe Spannungs- gelegt. Damit kann der Kondensator 113 sich nun über
differenz, daß bei diesem Spannungswert über die die noch gerade in geöffnetem Zustand befindliche
Emitter-Basis-Strecke von 101 und den Widerstand 106 Emitter-Basis-Strecke in der Richtung Basis—Emitter
kein solcher Basisstrom mehr fließen kann, der in der 50 entladen, bzw. die Emitter-Basis-Strecke wird an die
Lage ist, den Transistor 101 an seiner Emitter-Kollek- Polarität des Kondensators 113 als Spannungsquelle
tor-Strecke in durchlässigem Zustand zu erhalten, so gelegt, d. h., die Basis erhält positives und der Emitter
daß also die Folge des Durchlässigwerdens des Tran- negatives Potential. Dadurch wird die Steuerstrecke
sistors 102 ist, daß im Sinne des Arbeitens der Anord- des Transistors 101 stromlos und dieser Transistor an
nung als bistabile Kippstufe der Transistor 101 an 55 seiner Emitter-Kollektor-Strecke gesperrt. Hierdurch
seiner Emitter-Kollektor-Strecke auf Sperrung ge- steigt das Potential des Kollektors von 101 in negativer
steuert wird. Demzufolge nimmt die Ausgangsleitung Richtung an, so daß ein Stromfluß von Plus über die
122 praktisch in gleicher Weise, wie es vorher für die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 102, die Parallel-Leitung
123 bei gesperrtem Transistor 102 der Fall schaltung aus dem Kondensator 124 und dem Widerwar, das Potential des Minuspols 110 der Gleich- 60 stand 105 sowie über den Widerstand 103, Anschlußspannungsquelle
an. Damit liegt an der Schaltung der punkt 108 nach dem Minuspol der Spannungsquelle
Zustand vor, daß an der Leitung 123 der Schaltung der entsteht. Dieser Stromfluß setzt bereits anfangs mit
Ausgangs wert Null und an der Leitung 122 der Schal- voller Höhe ein, da dieser Strom seinen Weg über den
tung ein Ausgangswert eines durch die Spannungs- ungeladenen Kondensator 124 nehmen kann und erst
quelle 109-110 bestimmten Betrages, bezogen auf den 65 allmählich auf einen niedrigen Wert abklingt, wie er
Pluspol 109 der Spannungsquelle, besteht. durch den Widerstand 105 bestimmt ist. Mit dem
Die Kippstufe kann in die entgegengesetzte ihrer Fließen eines entsprechenden Steuerstromes über die
beiden stabilen Lagen nunmehr dadurch übergeführt Emitter-Basis-Strecke des Transistors 102 wird dieser
I 209 551
11 12
an seiner Emitter-Kollektor-Strecke auf Durchlässig- fen α nach F i g. 1 die entsprechenden herausgeführten
keit gesteuert. Es wird aber, wie es bereits vorher für Leitungen bzw. Anschlüsse mit den gleichen Bezugsden
Kondensator 113 erläutert worden ist, nunmehr zeichen versehen worden wie in Fig. 4. Es sind in
der Kondensator 116 aufgeladen. Wird das Potential diesem Falle auch die Signalleitungen 111 und 112
der Leitung 121 wieder auf Minus und dann sprung- 5 benutzt. Die Leitungen 112 werden zur Voreingabe
haft auf den Pluswert von 109 gebracht, so wird nun- von Zeichen über die Schalter / bis q in die Zählstufen,
mehr der geladene Kondensator 116 derart auf die die Leitungen 111 zur Löschsignalgabe an die Zähl-Emitter-Basis-Strecke
von 102 geschaltet, daß an dieser stufen der Zählketten benutzt,
der Fluß des Steuerstromes gesperrt wird und dadurch Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, im Verlaufe in der bereits erläuterten Weise die Schaltung so umge- io eines Zonenschmelzprozesses das Maß der Wegsteuert wird, daß der Transistor 102 an seiner Emitter- schritte, in deren Verlauf die Durchmesser- und die Kollektor-Strecke gesperrt und der Transistor 101 Energiesteuerung nach Einheitsschritten vorgenommen wieder an seiner Emitter-Kollektor-Strecke auf Durch- wird, zu verändern, indem z. B. die je Umlauf der laß gesteuert wird. Transportspindel der Beheizungseinrichtung gegebene
der Fluß des Steuerstromes gesperrt wird und dadurch Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, im Verlaufe in der bereits erläuterten Weise die Schaltung so umge- io eines Zonenschmelzprozesses das Maß der Wegsteuert wird, daß der Transistor 102 an seiner Emitter- schritte, in deren Verlauf die Durchmesser- und die Kollektor-Strecke gesperrt und der Transistor 101 Energiesteuerung nach Einheitsschritten vorgenommen wieder an seiner Emitter-Kollektor-Strecke auf Durch- wird, zu verändern, indem z. B. die je Umlauf der laß gesteuert wird. Transportspindel der Beheizungseinrichtung gegebene
Eine solche Schaltung wird nun im Rahmen der 15 Zahl der Steuerimpulse verändert wird.
Erfindung in der Weise ausgenutzt, daß jeweils ent- Das kann erfolgen, indem z. B. das Nockenrad zur
sprechende aufeinanderfolgende Steuersignale auf die Betätigung des Schaltkontaktes gegen ein solches mit
Leitung 121 gegeben werden und jeweils der Aus- anderer Nockenzahl am Umfang ausgetauscht wird,
gangswert benutzt wird, der sich zwischen dem Bezugs- wofür auch ein Satz von gleichachsig angeordneten
potential an der Klemme 109 und an der Leitung 122 20 Nockenscheiben vorgesehen sein kann, die wahlweise
ergibt. Dieser Ausgangswert wird auf den Eingang 121 für den Antrieb des Schalters zu diesem in mechani-
der nächsten Zählstufe der Zählkette gegeben. sehe Beziehung gebracht werden können. Bei kleinerer
Um die Art des Einsatzes der an Hand der F i g. 4 Nockenzahl ist der Wegschritt größer, bei größerer
erläuterten Zählstufe in der F i g. 1 in der Zählkette 10 kleiner. Statt dessen kann auch die Zahl der Zählstufen
zu veranschaulichen, sind an den Stufen 11 und 12 25 im ersten Teil der zweiteiligen Zählkette verändert
dieser Zählkette 10 jeweils die Ausgangsleitungen und werden. Wird diese Zählstufenzahl vergrößert bzw.
Signalleitungen mit den gleichen entsprechenden Be- verkleinert, so gilt das gleiche auch für die Größe des
Zeichnungen wie in F i g. 4 versehen worden. erfaßten Wegschrittes.
In den Zählstufen der beiden Digitalanalogum- Ist also ein Zonenschmelzvorgang mittels einer
wandler 52i?und52Z> wird jeweils eine solche bistabile 30 solchen gesteuerten Einrichtung durchzuführen, so
Schaltung nach F i g. 4 mit einer Ergänzung benutzt, wird zunächst mittels der Setzleitungen über die entwie
sie in F i g. 5 wiedergegeben ist. In F i g. 5 ist an- sprechenden der Schalter / bis q von 52D und SIE in
genommen, daß es sich z. B. um die Ergänzung der diesen Zählketten der Grundwert des Durchmessers
ersten Stufe α in der Zählkette 52 E handelt. Es ist und der Energie eingegeben bzw. voreingestellt. Diese
daher in F i g. 5 der Reihenwiderstand 53E vor der 35 Schalter / bis q sind dabei nur Eingabeschalter, ge-Zählkette
und für die erste Zählstufe der auch bereits wissermaßen nach Art von Tastschaltern, die nach der
aus F i g. 1 entnehmbare Widerstand 54E dargestellt. Eingabe des Signals bzw. Zählwertes wieder in die Ausin
Reihe mit diesem Widerstand 542sliegt die Emitter- Stellung, wie dargestellt, zurückkehren. Eine gleich-Kollektor-Strecke
eines Transistors 126, an dessen wertige Lösung ist ein mechanisch gekuppeltes System,
Basis die Leitung 123 nach F i g. 4 über einen ohm- 40 welches als Wahlschalter eingelegt bzw. eingestellt
sehen Widerstand 127 angeschlossen ist. Aus einer wird, wonach dann auf die ihnen gemeinsame Einsolchen
Zählstufe, die aus der Vereinigung der Schal- gangs- bzw. Zuleitung zu den Schaltbrücken der
tung nach den F i g. 4 und 5 besteht, ist abzulesen, daß, Schalter ein entsprechender Spannungsimpuls gegeben
wenn der Ausgang 122 einen Ausgangswert liefert, wird.
gleichzeitig die Emitter-Kollektor-Strecke von 102 auf 45 Von diesen Grundwerten für den Durchmesser des
Durchlaß gesteuert ist, so daß also an ihr keine Span- Halbleiterstabes und für die elektrische Beheizungsnung
besteht. Infolgedessen fließt über die Emitter- energie der Schmelzzone aus wird nun gezählt. Die
Basis-Strecke des Transistors 126 kein Strom, und er Beheizungsspule muß nun relativ zum Stab an die
ist an seiner Emitter-Kollektor-Strecke gesperrt. Da- Stelle ihres Weges Null gebracht werden, was auch
mit tritt dann über den Reihenwiderstand 53.E kein 5° kommandomäßig in Verbindung mit einem die Bewe-Spannungsabfall
zufolge eines Querstromes über S4E gung in diese Null-Stellung nach Erreichen begrenzen-
und 126 auf, so daß also am rechten Ende von 53 E ein den Endschalter erfolgen kann,
höherer Spannungswert besteht, als er vorhanden Wird nun die Anordnung in Gang gesetzt, so daß wäre, wenn diese Querverbindung eingeschaltet wäre. nach dem Ausführungsbeispiel die Transportspindel Das würde der Fall sein, wenn die bistabile Schaltung 55 der Beheizungsspule umläuft, so wird auch die Genach der Teilfigur 4 von 4 plus 5 in denjenigen stabilen windemutter bzw. Wandermutter aufwärts bewegt. Zustand übergeführt ist, in welchem der Transistor 101 Hierbei soll beispielsweise angenommen werden, daß an seiner Emitter-Kollektor-Strecke durchlässig und die Gewindespindel eine Ganghöhe von 1 mm hat und der Transistor 102 an seiner Emitter-Kollektor-Strecke während eines Umlaufes der Spindel die Kontakteingesperrt ist. 60 richtung von der Nockenscheibe 8 betätigt wird, so daß
höherer Spannungswert besteht, als er vorhanden Wird nun die Anordnung in Gang gesetzt, so daß wäre, wenn diese Querverbindung eingeschaltet wäre. nach dem Ausführungsbeispiel die Transportspindel Das würde der Fall sein, wenn die bistabile Schaltung 55 der Beheizungsspule umläuft, so wird auch die Genach der Teilfigur 4 von 4 plus 5 in denjenigen stabilen windemutter bzw. Wandermutter aufwärts bewegt. Zustand übergeführt ist, in welchem der Transistor 101 Hierbei soll beispielsweise angenommen werden, daß an seiner Emitter-Kollektor-Strecke durchlässig und die Gewindespindel eine Ganghöhe von 1 mm hat und der Transistor 102 an seiner Emitter-Kollektor-Strecke während eines Umlaufes der Spindel die Kontakteingesperrt ist. 60 richtung von der Nockenscheibe 8 betätigt wird, so daß
Der Ausgangswert, den jedes der Zählkettensysteme also durch diese acht Impulse erzeugt werden, die ein-
522s bzw. 52D liefert, ist eine Funktion der Querver- mal auf die Zählkette 10 und andererseits auf die eine
bindungen, die über die Leitungen 54 bis 59 jeweils der Leitungen der UND-Gatter 241? bis 27E bzw. 24D
eingeschaltet sind. bis 27 D für die Energiezählkette 52E und für die
Zur Verdeutlichung des Einsatzes einer solchen 65 Durchmesserzählkette 52D gegeben werden.
Kippstufen-Schaltungsanordnung nach F i g. 4 plus 5 Der erste Teil der Zählkette 10 weist vier Zähl-
in den Zählketten 52E bzw. 52D sind an deren in stufen 11 bis 14 auf für die binäre Codierung, so daß
Blockschaltbilddarstellung wiedergegebenen Zählstu- nach je zwei Umläufen der Transportspindel 5 ent-
sprechend sechzehn Impulsen der Kontakteinrichtung der zweite Teil der Zählkette 10 an seiner ersten Stufe
Signal erhält. Das bedeutet also, daß der einzelne Wegschritt im Ausführungsbeispiel 2 mm beträgt.
Innerhalb dieses Wegschrittes wird die Veränderung der Energie bzw. des Durchmessers des Stabes 1 entsprechend
der am Kreuzschienenverteiler 46 eingestellten Anzahl von Einheitsschritten durchgeführt.
Sind z. B. für den in Frage kommenden Wegschritt für
Energie und Durchmesser je vier Einheitsschritte durchzuführen, so muß der Kreuzschienenverteiler
dabei für diesen Wegschritt das UND-Gatter 262? und das UND-Gatter 26Z) freigeben, so daß von diesen die
Ausgangswerte auf die Eingänge der Zählketten 52 E und S2D gegeben werden, welche entsprechende Digital-Analog-Wandler
darstellen.
Claims (6)
1. Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines stabförmigen Halbleiterkörpers mit einer
Steuerung seines Durchmesser- bzw. Querschnittsverlaufes über die von der Schmelzzone zurückzulegende
Weglänge durch eine Beeinflussung des Stabes mittels Streck-Stauch-Bewegungen der der
Schmelzzone benachbart liegenden festen Stabteile, dadurch gekennzeichnet, daß
je eine an sich bekannte digitale Steuerungsmethode in Form einer Impulssteuerung nach untereinander
gleichen Einheitsschritten in Abhängigkeit von einer zurückgelegten Wegstrecke sowie einem
dieser Wegstrecke zugeordneten Steuerungsprogramm der Beeinflussung der Beheizung und der
Längenausdehnung der Schmelzzone dient und daß die von der Heizspule während des Zonenschmelzvorganges
zurückzulegende Wegstrecke direkt als Meßstrecke sowie in an sich bekannter Weise das
Streck-Stauch-Betätigungsorgan und das die Heizenergie liefernde Organ als Stellglieder dienen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung für die Verstellung
der Heizspule zur Erzeugung der Zählimpulse der digitalen Steuerung benutzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Einheitsschrittes verändert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerungsprogrammwähler
und -träger Kreuzschienenverteiler bzw. Koordinatenwähler benutzt werden, an deren Kreuzungspunkten wahlweise entsprechende
gegenseitige elektrische Verbindungen geschaffen werden können.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch
gekennzeichnet, daß in ihr ein erster Teil einer Zählkette aus aufeinanderfolgenden Stufen
angeordnet ist, welchem Zählimpulse entsprechend der von der Heizeinrichtung des Stabes entlang desselben
zurückgelegten Wegstrecke zugeführt werden, daß die dem Zählkettenteil zugeführten Eingangsimpulse
als auch die von dessen einzelnen Zählkettenstufen gelieferten Ausgangsimpulse einem UND-Gattersystem für die Steuerungs- bzw-Regeleinrichtung
für den programmierten Durch, messer und einem UND-Gattersystem für die
Steuer- bzw. Regeleinrichtung für die programmierte Heizleistung zugeführt werden, daß diesem
ersten Zählkettenteil ein zweiter Zählkettenteil aus aufeinanderfolgenden Zählstufen, welcher die von
der Heizeinrichtung zurückgelegte Wegstrecke binär codiert, nachgeordnet ist, wobei diesem
zweiten Zählkettenteil ein Wandler nachgeordnet ist, der aus Torschaltungen bzw. Gattern besteht,
und der die binäre Codierung der Wegstrecke der Heizeinrichtung in eine Wegabbildung entsprechend
der natürlichen Zahlenfolge umformt, wobei diesem Wandler eine von ihm an ihrem Eingang
gespeiste Sollwertprogrammierungseinrichtung für jede der beiden Steuerungen folgt, und daß vom
Ausgang der Programmierungseinrichtung die gleichen, bereits vom ersten Teil der Zählkette gespeisten
UND-Gatter an ihrem Eingang gespeist werden, deren Ausgänge dann über je einen Digital-Analog-Wandler
für jede der Steuerungen bzw. Regelungen — Durchmesser des Stabes bzw. dem
Stab zugeführte elektrische Heizenergie — den Sollwert bilden, der durch seinen Vergleich mit
dem Istwert die Streck-Stauch-Einrichtung bzw. die elektrische Beheizungseinrichtung des Stabes
steuert.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Digital-Analog-Wandler aus
zwei Sammelschienen, zwischen denen in Querleitungen über je einen Reihenwiderstand die einzelnen
Zählstufen eingeschaltet sind, besteht, deren eines Ende mit einer Spannungsquelle über einen
Reihenwiderstand verbunden ist und an deren anderen Enden bzw. an der Parallelschaltung der
Querleitungen der Steuerwert abnehmbar ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 890 420;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 094 238;
österreichische Patentschriften Nr. 194 444, 215 481; Werkstattstechnik und Maschinenbau, 1958, Heft 2, S. 116 bis 119;
Regelungstechnik, 1958, Heft 8, S. 302.
Deutsche Patentschrift Nr. 890 420;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 094 238;
österreichische Patentschriften Nr. 194 444, 215 481; Werkstattstechnik und Maschinenbau, 1958, Heft 2, S. 116 bis 119;
Regelungstechnik, 1958, Heft 8, S. 302.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
509 780/279 1.66 © Bundesdruckerei Berlin
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES77026A DE1209551B (de) | 1961-12-07 | 1961-12-07 | Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines stabfoermigen Halbleiterkoerpers miteiner Steuerung seines Durchmessers- bzw. Querschnittsverlaufs und Vorrichtung zur Durchfuehrung dieses Verfahrens |
CH1291662A CH407958A (de) | 1961-12-07 | 1962-11-05 | Einrichtung zur Steuerung eines Zonenschmelzvorganges an einem Halbleiterstab |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DES77026A DE1209551B (de) | 1961-12-07 | 1961-12-07 | Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines stabfoermigen Halbleiterkoerpers miteiner Steuerung seines Durchmessers- bzw. Querschnittsverlaufs und Vorrichtung zur Durchfuehrung dieses Verfahrens |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1209551B true DE1209551B (de) | 1966-01-27 |
Family
ID=7506538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES77026A Pending DE1209551B (de) | 1961-12-07 | 1961-12-07 | Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines stabfoermigen Halbleiterkoerpers miteiner Steuerung seines Durchmessers- bzw. Querschnittsverlaufs und Vorrichtung zur Durchfuehrung dieses Verfahrens |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
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