Lò nung đơn tinh thể là một thiết bị sử dụnglò sưởi than chìđể nấu chảy vật liệu silicon đa tinh thể trong môi trường khí trơ (argon) và sử dụng phương pháp Czochralski để phát triển các tinh thể đơn không bị lệch. Nó chủ yếu bao gồm các hệ thống sau:
Hệ thống truyền động cơ khí
Hệ thống truyền động cơ học là hệ thống vận hành cơ bản của lò tinh thể đơn, chủ yếu chịu trách nhiệm kiểm soát chuyển động của tinh thể vàlò nung, bao gồm việc nâng và xoay các tinh thể hạt giống và việc nâng và xoaylò nung. Nó có thể điều chỉnh chính xác các thông số như vị trí, tốc độ và góc quay của tinh thể và nồi nấu kim loại để đảm bảo quá trình phát triển tinh thể diễn ra suôn sẻ. Ví dụ, trong các giai đoạn phát triển tinh thể khác nhau như gieo hạt, thắt cổ, vai, phát triển đường kính bằng nhau và đuôi, chuyển động của tinh thể hạt và nồi nấu kim loại cần được hệ thống này kiểm soát chính xác để đáp ứng các yêu cầu của quá trình phát triển tinh thể.
Hệ thống kiểm soát nhiệt độ sưởi ấm
Đây là một trong những hệ thống cốt lõi của lò tinh thể đơn, được sử dụng để tạo ra nhiệt và kiểm soát chính xác nhiệt độ trong lò. Nó chủ yếu bao gồm các thành phần như bộ gia nhiệt, cảm biến nhiệt độ và bộ điều khiển nhiệt độ. Bộ gia nhiệt thường được làm bằng các vật liệu như than chì có độ tinh khiết cao. Sau khi dòng điện xoay chiều được biến đổi và giảm để tăng dòng điện, bộ gia nhiệt tạo ra nhiệt để làm tan chảy các vật liệu đa tinh thể như polysilicon trong nồi nấu. Cảm biến nhiệt độ theo dõi các thay đổi nhiệt độ trong lò theo thời gian thực và truyền tín hiệu nhiệt độ đến bộ điều khiển nhiệt độ. Bộ điều khiển nhiệt độ kiểm soát chính xác công suất gia nhiệt theo các thông số nhiệt độ đã cài đặt và tín hiệu nhiệt độ phản hồi, do đó duy trì sự ổn định của nhiệt độ trong lò và cung cấp môi trường nhiệt độ phù hợp để tinh thể phát triển.
Hệ thống chân không
Chức năng chính của hệ thống chân không là tạo ra và duy trì môi trường chân không trong lò trong quá trình phát triển tinh thể. Không khí và khí tạp chất trong lò được hút ra thông qua máy bơm chân không và các thiết bị khác để làm cho áp suất khí trong lò đạt mức cực thấp, thường dưới 5TOR (torr). Điều này có thể ngăn vật liệu silicon bị oxy hóa ở nhiệt độ cao và đảm bảo độ tinh khiết và chất lượng của quá trình phát triển tinh thể. Đồng thời, môi trường chân không cũng có lợi cho việc loại bỏ các tạp chất dễ bay hơi sinh ra trong quá trình phát triển tinh thể và cải thiện chất lượng của tinh thể.
Hệ thống Argon
Hệ thống argon đóng vai trò bảo vệ và điều chỉnh áp suất trong lò trong lò đơn tinh thể. Sau khi hút chân không, khí argon có độ tinh khiết cao (độ tinh khiết phải trên 6 9) được nạp vào lò. Một mặt, nó có thể ngăn không khí bên ngoài xâm nhập vào lò và ngăn vật liệu silic bị oxy hóa; mặt khác, việc nạp khí argon có thể duy trì áp suất trong lò ổn định và cung cấp môi trường áp suất phù hợp cho sự phát triển của tinh thể. Ngoài ra, luồng khí argon cũng có thể lấy đi nhiệt sinh ra trong quá trình phát triển tinh thể, đóng vai trò làm mát nhất định.
Hệ thống làm mát bằng nước
Chức năng của hệ thống làm mát bằng nước là làm mát các thành phần nhiệt độ cao khác nhau của lò đơn tinh thể để đảm bảo hoạt động bình thường và tuổi thọ sử dụng của thiết bị. Trong quá trình hoạt động của lò đơn tinh thể, bộ gia nhiệt,lò nung, điện cực và các thành phần khác sẽ sinh ra rất nhiều nhiệt. Nếu không được làm mát kịp thời, thiết bị sẽ quá nhiệt, biến dạng hoặc thậm chí bị hỏng. Hệ thống làm mát bằng nước sẽ lấy đi nhiệt của các thành phần này bằng cách tuần hoàn nước làm mát để giữ nhiệt độ của thiết bị trong phạm vi an toàn. Đồng thời, hệ thống làm mát bằng nước cũng có thể hỗ trợ điều chỉnh nhiệt độ trong lò để cải thiện độ chính xác của việc kiểm soát nhiệt độ.
Hệ thống điều khiển điện
Hệ thống điều khiển điện là “bộ não” của lò tinh thể đơn, chịu trách nhiệm giám sát và điều khiển hoạt động của toàn bộ thiết bị. Nó có thể nhận tín hiệu từ nhiều loại cảm biến, chẳng hạn như cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm biến vị trí, v.v. và phối hợp và điều khiển hệ thống truyền động cơ học, hệ thống điều khiển nhiệt độ gia nhiệt, hệ thống chân không, hệ thống argon và hệ thống làm mát bằng nước dựa trên các tín hiệu này. Ví dụ, trong quá trình phát triển tinh thể, hệ thống điều khiển điện có thể tự động điều chỉnh công suất gia nhiệt theo tín hiệu nhiệt độ được cảm biến nhiệt độ phản hồi; theo sự phát triển của tinh thể, nó có thể điều khiển tốc độ di chuyển và góc quay của tinh thể hạt giống và nồi nấu. Đồng thời, hệ thống điều khiển điện cũng có chức năng chẩn đoán lỗi và báo động, có thể phát hiện kịp thời các điều kiện bất thường của thiết bị và đảm bảo thiết bị hoạt động an toàn.
Thời gian đăng: 23-09-2024