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：
本實用新型涉及一種加熱器裝置，更具體的說，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， 大的熱場考慮拉晶時熱場梯度需要，在環(huán)形加熱器下面再安裝一個底部石墨加熱器，如24 英寸熱場底部施加最大20kw的底部加熱功率。目前國內(nèi)22英寸熱場都是單加熱器結(jié)構(gòu)， 24英寸及以上熱場是雙加熱器結(jié)構(gòu)。這樣的設(shè)置增加了設(shè)備投入，且操作復(fù)雜化。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于，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)。 本實用新型中改進(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。 本實用新型的有益效果在于 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，對發(fā)熱片進(jìn)行減薄1/4 1/3，以此來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附加的底部加熱器功能，從而通過單個石墨加熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計但能達(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； 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是本實用新型中一種加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本實用新型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。
圖中的附圖標(biāo)記為減薄加熱段1、減薄加熱段2。
具體實施方式
結(jié)合附圖，下面對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。 具體實施例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)置一個減薄加熱段l，減薄加熱段1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1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1與加熱器其余部位具有相同的徑向厚
度，減薄加熱段1的開槽寬度大于加熱器其余部位的開槽寬度。 具體實施例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)置一個減薄加熱段2，減薄加熱段2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2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2與加熱器其余部位具有相同的開槽寬
度，減薄加熱段2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1、2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。這實際上是上面兩個實施例技
術(shù)特征的組合。 具體實施例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，化料時施加 120KW功率，等徑時施加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，化料時功率為30KW，等徑時功率為20KW。通過設(shè)計加工，使得加熱 器下部125mm的發(fā)熱片截面積減少1/3后，單晶爐在化料時下部125mm發(fā)熱片功率為40kw， 等徑時功率為26. 7kw，這相當(dāng)與增加了一個小型的底部加熱器。 最后，需要注意的是，以上列舉的僅是本實用新型的具體實施例。顯然，本實用新型不限于以上實施例，還可以有很多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實用新型公開的 內(nèi)容中直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種改進(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。
專利摘要本實用新型涉及加熱器裝置，旨在提供一種改進(jìn)的直拉單晶爐加熱器結(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。本實用新型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附加的底部加熱器功能，從而通過單個石墨加熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計但能達(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，簡化操作程序。
文檔編號C30B15/14GK201501940SQ20092012250
公開日2010年6月9日 申請日期2009年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月22日
發(fā)明者張俊, 曹建偉, 朱亮, 邱敏秀 申請人:上虞晶盛機(jī)電工程有限公司