本發(fā)明涉及多晶硅生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于多晶硅鑄錠爐的石墨加熱器，還涉及一種安裝有這種石墨加熱器的多晶硅鑄錠爐。

背景技術(shù)：

在晶體硅發(fā)電領(lǐng)域，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，晶體硅越來(lái)越向高品質(zhì)、高效率產(chǎn)品方向發(fā)展。業(yè)界普遍認(rèn)為一個(gè)熱量分布均勻的晶體硅生長(zhǎng)爐的熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)是高效、高品質(zhì)晶體硅生長(zhǎng)必不可少的條件。

然而目前的多晶鑄錠爐，普遍采用頂(1面)側(cè)(4面)5面加熱方式，頂側(cè)加熱器三相電阻R按三角形接法連接外部電源。由于側(cè)部4個(gè)面上相同阻值加熱器要均分為三相，然后接外電路的3相電，必然導(dǎo)致熱場(chǎng)四個(gè)面熱量分布不均勻，這樣晶硅生長(zhǎng)爐內(nèi)部熱量分布不對(duì)稱，導(dǎo)致方錠的晶體生長(zhǎng)質(zhì)量不是完全一致。

目前常規(guī)使用的頂部加熱器連接方式等效為電路中的三角形接法，三相設(shè)計(jì)電阻R0一樣保證輸出功率也一樣。側(cè)部加熱器由于是四個(gè)面的加熱器R1由三個(gè)吊臂R2連接外部三相電，由于四個(gè)面上只有三個(gè)面有吊臂，導(dǎo)致熱量在爐腔內(nèi)分布不均勻。從而影響晶體生長(zhǎng)的界面，進(jìn)而影響晶體生長(zhǎng)的質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種多晶硅鑄錠爐的石墨加熱器，能夠在鑄錠爐內(nèi)獲得均勻的熱場(chǎng)。

一種多晶硅鑄錠爐的石墨加熱器，包括：

頂部加熱器，包括電阻值相等的兩部分及兩個(gè)石墨電極，所述兩個(gè)石墨電極按照將所述電阻值相等的兩部分并聯(lián)的方式接線；

側(cè)部加熱器組件，包括圍成一圈且電阻值相等的四部分及四個(gè)石墨電極，所述兩個(gè)石墨電極按照將所述電阻值相等的四部分并聯(lián)的方式接線。

上述石墨加熱器，頂部加熱器和側(cè)部加熱器組件各包括阻值相等若干部分，通過(guò)石墨電極實(shí)現(xiàn)并聯(lián)接線，能夠保證頂部加熱器的每一部分上的電壓彼此相等，相同時(shí)間內(nèi)發(fā)熱量相等；及保證側(cè)部加熱器組件的每一部分的電壓也彼此相等，相同時(shí)間內(nèi)發(fā)熱量相等，從而能夠在鑄錠爐內(nèi)獲得均勻的熱場(chǎng)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括第一線端和第二線端，其中頂部加熱器所連接的兩個(gè)石墨電極分別連接至一線端和第二線端，所述側(cè)部加熱器組件所連接的四個(gè)石墨電極分別連接至第一線端或第二線端。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，第一線端和第二線端用以連接三相電源中的兩相，或用以連接直流電源的正極和負(fù)極。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述側(cè)部加熱器組件包括四個(gè)側(cè)部加熱器，通過(guò)四個(gè)轉(zhuǎn)接板依次首尾連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述側(cè)部加熱器組件上的四個(gè)石墨電極分別連接在所述四個(gè)轉(zhuǎn)接板上。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)接板包括間隔設(shè)置的兩個(gè)轉(zhuǎn)接部、連接兩個(gè)轉(zhuǎn)接部的連接部，所述轉(zhuǎn)接部連接側(cè)部加熱器，側(cè)部加熱器組件上的石墨電極則連接所述連接部。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述頂部加熱器位于側(cè)部加熱器組件的四個(gè)石墨電極之間，所述連接部朝向所述頂部加熱器延伸。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述側(cè)部加熱器與所述轉(zhuǎn)接板在豎直方向上具有至少兩個(gè)連接位置，使相鄰的側(cè)部加熱器的相對(duì)高度位置可調(diào)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述頂部加熱器由兩個(gè)加熱板拼接而成，所述頂部加熱器的兩個(gè)石墨電極位于兩個(gè)加熱板的拼接線上。

還提出一種多晶硅鑄錠爐，包括爐體，其中所述爐體內(nèi)設(shè)置有前述任一項(xiàng)的加熱器。

附圖說(shuō)明

圖1為一個(gè)實(shí)施例的多晶硅鑄錠爐的石墨加熱器的示意圖；

圖2為圖1的加熱器的俯視示意圖；

圖3為石墨加熱器中頂部加熱器的等效電路連接方式；

圖4為石墨加熱器中側(cè)部加熱器的等效電路連接方式。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類(lèi)似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。

需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

下面結(jié)合附圖，說(shuō)明本發(fā)明的較佳實(shí)施方式。

參考圖1和圖2，提供了一種用于多晶硅鑄錠爐的石墨加熱器100，用以在鑄錠過(guò)程中對(duì)坩堝中的硅料進(jìn)行加熱。石墨加熱器100包括頂部加熱器110和側(cè)部加熱器組件120，分別自坩堝頂部和四周對(duì)坩堝中的硅料進(jìn)行加熱。

頂部加熱器110設(shè)置為位于側(cè)部加熱器組件120上方。頂部加熱器110由兩個(gè)并排設(shè)置的加熱板112拼接而成。頂部加熱器110的兩個(gè)石墨電極130位于兩個(gè)加熱板112的拼接線上。每一個(gè)石墨電極130均同時(shí)與兩個(gè)加熱板112連接。

如圖3所示，當(dāng)頂部加熱器110連接外部電源時(shí)，利用兩個(gè)石墨電極130可以實(shí)現(xiàn)將兩個(gè)電阻值相等的兩部分并聯(lián)，即將兩個(gè)加熱板112并聯(lián)。每個(gè)加熱板112的電阻值均為R00，兩部分定義為電阻R00，兩個(gè)電阻R00電壓相等，相同時(shí)間發(fā)熱量相同，使坩堝上方的熱場(chǎng)對(duì)稱。

圖1中，兩個(gè)加熱板112阻值相等且并排放置。兩個(gè)加熱板112也可以是呈在同一平面但彼此之間呈嵌套關(guān)系。如加熱板112為圖1所示的由n形板組合成，n形板的凸起和凹槽部分可以實(shí)現(xiàn)嵌套。

參圖1，側(cè)部加熱器組件120圍成四方形，具有四個(gè)加熱面，分別用以從坩堝四周對(duì)硅料進(jìn)行加熱。側(cè)部加熱器組件120設(shè)置為由電阻值相等的四部分(定義為電阻R11)圍成。另外，還設(shè)置有四個(gè)石墨電極130，每一個(gè)石墨電極130連接相鄰的兩個(gè)電阻R11，由此，參圖3，當(dāng)側(cè)部加熱器組件120的四個(gè)石墨電極130接通電源后，通過(guò)四個(gè)石墨電極130可實(shí)現(xiàn)此四電阻R11并聯(lián)。由于各部分電阻值均為R11，可以實(shí)現(xiàn)各部分電壓相等，相同時(shí)間發(fā)熱量相同，使坩堝四周的熱場(chǎng)對(duì)稱。

一個(gè)實(shí)施例中，側(cè)部加熱器組件120由四個(gè)轉(zhuǎn)接板124連接相鄰的側(cè)部加熱器122。轉(zhuǎn)接板124位于四個(gè)側(cè)部加熱器122圍成的四邊形的拐角處。側(cè)部加熱器組件120的四個(gè)石墨電極130分別連接在四個(gè)轉(zhuǎn)接板124上，這樣相鄰的兩個(gè)石墨電極130之間均為一個(gè)側(cè)部加熱器122加上轉(zhuǎn)接板124的部分，可以保證各部分的電阻值相等。

在一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)接板124包括間隔設(shè)置的兩個(gè)轉(zhuǎn)接部1241、連接兩個(gè)轉(zhuǎn)接部1241的連接部1243，其中轉(zhuǎn)接部1241連接側(cè)部加熱器122，側(cè)部加熱器組件120上的石墨電極130則連接至連接部1243。

在一個(gè)實(shí)施例中，側(cè)部加熱器122與轉(zhuǎn)接板124在豎直方向上具有至少兩個(gè)連接位置，使相鄰的側(cè)部加熱器122的相對(duì)高度位置可調(diào)，通過(guò)改變側(cè)部加熱器122的位置，可以更好地優(yōu)化鑄錠爐熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)，提高鑄錠質(zhì)量，滿足不同頂/側(cè)加熱器功率分配切換要求，進(jìn)而適應(yīng)做全熔或者半熔高效多晶。

參圖1，轉(zhuǎn)接板124上以上、下方式設(shè)置有多組固定孔1245，每組固定孔1245有兩個(gè)且并排設(shè)置，使得側(cè)部加熱器122在轉(zhuǎn)接板124的安裝位置可調(diào)。

側(cè)部加熱器組件120的石墨電極130設(shè)置在側(cè)部加熱器組件120圍成的四方形的拐角處，當(dāng)然其位置可以在其他地方，只要在圓周方向上分割成的四部分的電阻值相等即可。

石墨加熱器100的頂部加熱器110上設(shè)置的兩個(gè)電阻R00通過(guò)兩個(gè)石墨電極130并聯(lián)。同時(shí)側(cè)部加熱器組件120的四個(gè)電阻R11通過(guò)四個(gè)石墨電極130并聯(lián)。從而可以保證接通電源時(shí)各電阻R00在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)熱量相同，各電阻R11在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)熱量相同。下面進(jìn)一步詳細(xì)描述。

參圖3，為頂部加熱器110的等效電路連接圖。其中，借助兩個(gè)石墨電極130，左側(cè)的電阻R00的兩端可分別連接三相電路中的U相和V相，右側(cè)的電阻R00的兩端可分別連接三相電路中的U相和V相，二者構(gòu)成并聯(lián)電路，因此每一個(gè)電阻R00上的電壓都相等，在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)熱量相同。

此外，兩個(gè)電阻R00也可以是均連接至直流電源的正極和負(fù)極。同樣能報(bào)保證每一個(gè)電阻R00上的電壓都相等，在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)熱量相同。

為了接線方便，可以設(shè)置兩個(gè)線端，其他使兩個(gè)電阻R00構(gòu)成并聯(lián)電路。如，設(shè)置第一線端和第二線端，，將兩個(gè)石墨電極130分別連接至第一線端和第二線端，使用時(shí)，將兩個(gè)線端連接三相電源中的兩相，或連接直流電源的正極和負(fù)極即可。

圖4為側(cè)部加熱器組件120的等效電路連接圖。其中，借助相鄰兩個(gè)石墨電極130，將左側(cè)上方的電阻R11連接三相電源中的U相和V相；借助相鄰兩個(gè)石墨電極130，將左側(cè)下方的電阻R11連接三相電源中的V相和U相；借助相鄰兩個(gè)石墨電極130，將右側(cè)下方的電阻R11連接三相電源中的U相和V相；借助相鄰兩個(gè)石墨電極130，將右側(cè)上方的電阻R11連接三相電源中的V相和U相?？梢钥吹?，圖4中，四個(gè)電阻R11構(gòu)成并聯(lián)電路，因此每一電阻R11，其上的電壓是相等，各電阻R11在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)熱量相同。

進(jìn)一步地，由圖4可知，只要側(cè)部加熱器組件120上連接的石墨電極130按照使四個(gè)電阻R11構(gòu)成并聯(lián)電路的方式接通電源，即可保證每一個(gè)電阻R11上的電壓都相等。

為了接線方便，可以設(shè)置兩個(gè)線端，提前連接好側(cè)部加熱器組件120的供電電路，使用時(shí)只需要將線端接通電源即可。其中，側(cè)部加熱器組件120上的四個(gè)石墨電極130設(shè)置為共連接至兩個(gè)線端，且相鄰的石墨電極130連接的線端不同。這樣，側(cè)部加熱器組件120上的四個(gè)石墨電極130將四個(gè)電阻R11并聯(lián)。只要將兩個(gè)線端與電源接通，保證相鄰兩個(gè)石墨電極130上連接的電壓均一致即可，即保證每一個(gè)電阻R11上的電壓都相等。

圖4中，示意了利用三相電源對(duì)側(cè)部加熱器組件120供電的情況?？梢钥吹?，三相電源中的W相并不需要使用，因此三相電源也可以改用直流電源替代。即，相鄰兩個(gè)石墨電極130分別連接至直流電源的正極和負(fù)極。依次類(lèi)推，實(shí)現(xiàn)四個(gè)電阻R11均與直流電源接通。

多晶硅鑄錠爐中，頂部加熱器110和側(cè)部加熱器組件120采用同一路電源供電。因此，將每一電阻R11上的兩個(gè)石墨電極也分別連接至第一線端和第二線端。換言之，頂部加熱器110和側(cè)部加熱器組件120共用第一線端和第二線端。這樣，使用時(shí)，只需要將第一線端和第二線端與三相電源中的兩相接通即可，或者將第一線端和第二線端與直流電源的正極和負(fù)極接通即可。

此外，還提出一種多晶硅鑄錠爐，包括爐體、設(shè)置爐體內(nèi)的隔熱籠、設(shè)置在隔熱籠內(nèi)的熱交換臺(tái)、置于熱交換臺(tái)上的坩堝，隔熱籠內(nèi)設(shè)置有前述的石墨加熱器100。

其中，頂部加熱器110設(shè)置在坩堝上方。側(cè)部加熱器組件120的四個(gè)側(cè)部加熱器122則分別位于坩堝的一個(gè)側(cè)壁的外部。頂部加熱器110位于側(cè)部加熱器組件120的四個(gè)石墨電極130之間，連接部1243朝向頂部加熱器110延伸，利于提高坩堝上方空間利用率。

結(jié)合前文的描述可知，當(dāng)利用石墨加熱器100對(duì)硅料加熱時(shí)，可以獲得對(duì)稱的熱場(chǎng)，為晶體生產(chǎn)提供相對(duì)對(duì)稱的晶體生長(zhǎng)環(huán)境。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。