專利名稱：改進(jìn)的直拉單晶爐加熱器結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加熱器裝置，更具體的說(shuō)，是涉及一種直拉單晶爐的石墨加熱器的改進(jìn) 結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
直拉單晶制造法(Czochralski， CZ法)是把原料多硅晶塊放入石英坩堝中，在單晶爐 中加熱融化,再將一根直徑只有10mm的棒狀晶種(籽晶)浸入熔液中。在合適的溫度下，熔 液中的硅原子會(huì)順著晶種的硅原子排列結(jié)構(gòu)在固液交界面上形成規(guī)則的結(jié)晶，成為單晶體。 把晶種微微的旋轉(zhuǎn)向上提升，熔液中的硅原子會(huì)在前面形成的單晶體上繼續(xù)結(jié)晶，并延續(xù)其 規(guī)則的原子排列結(jié)構(gòu)。若整個(gè)結(jié)晶環(huán)境穩(wěn)定，就可以周而復(fù)始的形成結(jié)晶，最后形成一根圓 柱形的原子排列整齊的硅單晶晶體，即硅單晶錠。
目前單晶爐大都采用石墨加熱器對(duì)石英坩堝內(nèi)的多晶原料進(jìn)行加熱熔化。普通石墨加熱 器為一個(gè)環(huán)形的石墨上進(jìn)行均勻開槽，然后在電極腿上通電加熱， 一般電壓小于60VDC， 22 英寸熱場(chǎng)最大加熱功率在165kw。這種加熱器軸向電阻均勻，發(fā)熱功率軸向均勻，大的熱場(chǎng) 考慮拉晶時(shí)熱場(chǎng)梯度需要，在環(huán)形加熱器下面再安裝一個(gè)底部石墨加熱器，如24英寸熱場(chǎng)底 部施加最大20kw的底部加熱功率。目前國(guó)內(nèi)22英寸熱場(chǎng)都是單加熱器結(jié)構(gòu)，24英寸及以上熱 場(chǎng)是雙加熱器結(jié)構(gòu)。這樣的設(shè)置增加了設(shè)備投入，且操作復(fù)雜化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種改進(jìn)的直拉單晶爐加熱器結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明中改進(jìn)的直拉單晶爐加熱器結(jié)構(gòu)，包括在軸線方向上布置了交互且均勻開槽的環(huán) 形石墨加熱器，在環(huán)形石墨加熱器上設(shè)置一個(gè)減薄加熱段，減薄加熱段的徑向橫截面積為加 熱器其余部位的徑向橫截面積的2/3 3/4;所述減薄加熱段是指從加熱器的底部起至總高 度的1/5 1/4處的部分。
作為一種改進(jìn)，所述減薄加熱段與加熱器其余部位具有相同的徑向厚度，減薄加熱段的 開槽寬度大于加熱器其余部位的開槽寬度。
作為一種改進(jìn)，所述減薄加熱段與加熱器其余部位具有相同的開槽寬度，減薄加熱段的 徑向厚度小于加熱器其余部位的徑向厚度。作為一種改進(jìn)，所述減薄加熱段的開槽寬度大于加熱器其余部位的開槽寬度，減薄加熱 段的徑向厚度小于加熱器其余部位的徑向厚度。 本發(fā)明的有益效果在于
改進(jìn)型的加熱器在原環(huán)形加熱器的基礎(chǔ)上，在加熱器高度的下段1/5 1/4的部分，對(duì) 發(fā)熱片進(jìn)行減薄1/4~1/3,以此來(lái)改變加熱器軸向電阻的分布。由于加熱器通0 60VDC的 直流電工作，因此使得加熱功率在加熱器的減薄處增加，軸向分布得到改變，間接在環(huán)形加 熱器底部形成一個(gè)附加的底部加熱器功能，從而通過(guò)單個(gè)石墨加熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)但能達(dá)到原 有技術(shù)中環(huán)形底部加熱器加底部底部加熱器的兩個(gè)加熱器的效果。不僅減少了設(shè)備投入，也 降低了石墨加熱器的制造成本，簡(jiǎn)化操作程序。


圖1是現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)形石墨加熱器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中環(huán)形石墨加熱器的俯視圖3是與環(huán)形石墨加熱器配合使用的底部加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明中一種加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明中另一種加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是圖5中A-A向的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合附圖，下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施例1中的直拉單晶爐的石墨加熱器的改進(jìn)結(jié)構(gòu)如圖4所示
在普通的環(huán)形石墨加熱器上設(shè)置一個(gè)減薄加熱段，減薄加熱段的徑向橫截面積為加熱器
其余部位的徑向橫截面積的2/3 3/4;所述減薄加熱段是指從加熱器的底部起至總高度的 1/5 1/4處的部分。減薄加熱段與加熱器其余部位具有相同的徑向厚度，減薄加熱段的開 槽寬度大于加熱器其余部位的開槽寬度。
具體實(shí)施例2中的直拉單晶爐的石墨加熱器的改進(jìn)結(jié)構(gòu)如圖5、 6所示 在普通的環(huán)形石墨加熱器上設(shè)置一個(gè)減薄加熱段，減薄加熱段的徑向橫截面積為加熱器 其余部位的徑向橫截面積的2/3 3/4;所述減薄加熱段是指從加熱器的底部起至總高度的 1/5 1/4處的部分。減薄加熱段與加熱器其余部位具有相同的開槽寬度，減薄加熱段的徑 向厚度小于加熱器其余部位的的徑向厚度。
只要保持減薄加熱段的徑向截面積一致，使用這兩種種方法的效果是一樣的。同樣道理，也可以得到具體實(shí)施例3的內(nèi)容
在普通的環(huán)形石墨加熱器上設(shè)置一個(gè)減薄加熱段，減薄加熱段的徑向橫截面積為加熱器 其余部位的徑向橫截面積的2/3 3/4;所述減薄加熱段是指從加熱器的底部起至總高度的 1/5 1/4處的部分。減薄加熱段的開槽寬度大于加熱器其余部位的開槽寬度，減薄加熱段 的徑向厚度小于加熱器其余部位的的徑向厚度。這實(shí)際上是上面兩個(gè)實(shí)施例技術(shù)特征的組合。
具體實(shí)施例4:
采用22英寸加熱器，最大功率為165KW，發(fā)熱片總電阻為24毫歐，化料時(shí)施加120KW 功率，等徑時(shí)施加80kw功率，加熱器總高500mm。圖1所示的普通標(biāo)準(zhǔn)型加熱器的下部高 度為125mm發(fā)熱片，化料時(shí)功率為30KW，等徑時(shí)功率為20KW。通過(guò)設(shè)計(jì)加工，使得加熱器 下部125mm的發(fā)熱片截面積減少1/3后，單晶爐在化料時(shí)下部125mm發(fā)熱片功率為40kw, 等徑時(shí)功率為26. 7kw，這相當(dāng)與增加了一個(gè)小型的底部加熱器。
最后，需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上 實(shí)施例，還可以有很多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容中直接導(dǎo)出或聯(lián) 想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種改進(jìn)的直拉單晶爐加熱器結(jié)構(gòu)，包括在軸線方向上布置了交互且均勻開槽的環(huán)形石墨加熱器，其特征在于，在環(huán)形石墨加熱器上設(shè)置一個(gè)減薄加熱段，減薄加熱段的徑向橫截面積為加熱器其余部位的徑向橫截面積的2/3～3/4；所述減薄加熱段是指從加熱器的底部起至總高度的1/5～1/4處的部分。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的直拉單晶爐加熱器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述減薄加熱 段與加熱器其余部位具有相同的徑向厚度，減薄加熱段的開槽寬度大于加熱器其余部位的開 槽寬度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的直拉單晶爐加熱器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述減薄加熱 段與加熱器其余部位具有相同的開槽寬度，減薄加熱段的徑向厚度小于加熱器其余部位的徑 向厚度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的直拉單晶爐加熱器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述減薄加熱 段的開槽寬度大于加熱器其余部位的開槽寬度，減薄加熱段的徑向厚度小于加熱器其余部位 的徑向厚度。
全文摘要
本發(fā)明涉及加熱器裝置，旨在提供一種直拉單晶爐的石墨加熱器的改進(jìn)結(jié)構(gòu)。該加熱器包括在軸線方向上布置了交互且均勻開槽的環(huán)形石墨加熱器，在環(huán)形石墨加熱器上設(shè)置一個(gè)減薄加熱段，減薄加熱段的徑向橫截面積為加熱器其余部位的徑向橫截面積的2/3～3/4；所述減薄加熱段是指從加熱器的底部起至總高度的1/5～1/4處的部分。本發(fā)明使得加熱功率在加熱器的減薄處增加，軸向分布得到改變，間接在環(huán)形加熱器底部形成一個(gè)附加的底部加熱器功能，從而通過(guò)單個(gè)石墨加熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)但能達(dá)到原有技術(shù)中環(huán)形底部加熱器加底部底部加熱器的兩個(gè)加熱器的效果。不僅減少了設(shè)備投入，也降低了石墨加熱器的制造成本，簡(jiǎn)化操作程序。
文檔編號(hào)C30B15/14GK101580962SQ200910099829
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月22日
發(fā)明者俊 張, 曹建偉, 亮 朱, 邱敏秀 申請(qǐng)人:上虞晶盛機(jī)電工程有限公司