Способ автоматического управления процессом получения профилированных кристаллов из расплава

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 0 В 15/2 ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ОСУДАРСТВЕННЬО ИЗОБРЕТЕНИЯРИ ГКНТ СССР(57) Изобрет ции процесс ванных крис сущ- ЯВЛЯ- ения кри- гулинных ти от оп влястОПИСАНИЕ И ВТОРСКОУУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Государственный всесоюзный центральный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации(56) Авторское свидетельство СССР М 469285, кл. С 30 В 15/30, 1972.(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ГРОФИЛИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА ие относится к автоматизав выращивания профилироллов из расплава способом Изобретение относится к автоматизации процессов выращивания профилированных кристаллов из расплава способом Степанова с применением смачиваемых расплавом формообразователей и может быть использовано для выращивания кристаллов полупроводникового коемния, лейкосапфира, ниобата и танталата лития и других матеоиалов.Профилированные кристаллы полупроводникового кремния применяют для изготовления фотопреобразователей солнечной знергии наземных и космических злектробатарей, Трубы из лейкосапфира являются 50 17 ОО 112 А 1 Степановс применением смачиваемых расплавом формообразователей, может быть исгользовано для вь ращивания кристаллоз полупровпднлкового кремния, лейкосапфира, чиобата и танталата лития и друг.,х.".материалов и позволяет повысить качество ре.улирования процесса выоащивания профилированных кристаллов, ре улиоование техноло ических перемен-. чь:х процесса кристаллизации в зависимости от изменения веса и сил поверхностного натяжения растущего кристалла, котооое определяю- на основании измерения силы, приложенной к формообразователю, заглубленному в расплав, Способ включает регулирование температ 1 ры нагревателя и скорости вытяГивания кристалла в зависимости от изменения веса растущего кристалла и сил повеохностного натяжения, которые опоеделяют путел измерения силы, приложенной к формообразователю, за- ГлlбленномУ в расплав,компонентами ламп накачки лазеров триевых ламп высокоГо давления и дрНаиболее близким по технической ности к предлагаемому изобретению ется способ автоматическоо управ. г,рсцессом выогщивания объемных сталлов из расплава, включающий ре рование технологических переме процесса кристаллизации в зависимос изменения площади или периметра речного сечения растущего кристаллаНедостатком известного способа ется то, что усилие, приложенное к зат растущеГо кристалла, передается на чвительный элемент силоизмарительного устройства через шарнирную тягу; проходящую в канале полого штока.Чувствительный элемент устанавливается на каретке технологической установки. Поэтому шарнирная тяга имеет сравнительно большую длину, При дефектах изготовления штока, деформации его от воздействия высоких температур и др, возникает трение тяги о внутреннюю поверхность штока, обусловливаощее помехи в измерении усилия, приводящее к ухудшению качества регулирования,Этот способ автоматического управления неприменим в бесштокоаых технологических установках, в которых используют вывод троса, к которому крепится затравка, из камеры выращивания через вакуумное уплотнение, Трение троса о вакуумное уплотнение искп 1 очает прецизионное измерение сил, приложенных к затравке растущего кристалла.Кроме того, известный способ автоматического управления технически трудно осуществить в технологических установках, в которых при вытягивании кристалла трос наматывается на барабан лебедки, т,к. в этом случае для измерения сил поипоженных к затравке растущего кристалла, необходимо взвешивать большегрузную лебедку с барабаном.Целью предпа. емого изобретения является улучшение качества регулирования процесса выращивания профилированных кристаллов,Поставленная цель достигается тем, что в способе автоматического управления процессом получения профилированных кристаллов из расплава, включающем регулирование технологических переменных процесса кристаллизации, например, температуры нагревателя, скорости вытягивания кристалла и других а зависимости от изменения площади или периметра ипи периметра поперечного сечения растущего кристалла, указанное изменение площади или периметра поперечного сечения растущего кристалла определяют по силе, приложенной к формообразователю, заглубленному в расплав.На чертеже представлена схема устройства, реализующего предложенный способ.Устройство содержит профилированный кристалл 1 (на чертеже труба), который выращивают в герметичной камере 2 из расплава, поступающего на рабочую поверхность формообразователя 3 по капиллярам 4 из тигля 5, рэзистианый нагреватель 6, трос 7, на нижнем конце которого закреп 5 10 15е 20 30 35 40 45 лен заправкодержатель 8, верхний конец троса закреплен на барабане 9 лебедки, который приводится во вращение приводом 10, тигель 5 перемещают вертикально вверх с помощью штока 11 и привода 12.Система автоматического регулирования включает силоизмерительное устройство 13-15, регулятор 16 температуры, регулятор 17 привода вытягивания кристалла барабан 9 лебедки), регулятор 18 привода перемещения тигля, корректирующий регулятор 19, датчик 20 скорости привода аытя иванля коисталла. Силоизмерительное устройство содержит датчик 13, помещенный в герметичный корпус 14 и слстему тяг 15, соединяющих датчик 13 с формообразователем 3,Способ автоматического управления процессом получения профилированных кристаллов осуществляется следующим образом. Формообразователь 4 заглублен в расплав и подвешен с помощью тяг 15 к датчику 13 силоизмеритепьного устройства. Выход,цатчика 13 подключен к входу корректирующего устройства регулятора 19, Ко второму входу этого регулятора подключен выход датчика 20 скорости привода вытягивания кристалла, По скорости привода вытягивания кристалла в корректирующем регуляторе 19 формлруется желаемая программа изменения во времени выталкивающей сипы, действующей на формообразоаатель 3, Лзменение выталкиваю.це: силы во времени зависит от площадл и периметра поперечного сечения растущего кристалла. По разностл сигналов датчика 13 силоизмеритепьного устоойства и желаемой программы з корректирующем регуляторе 19 опрецепяется управление регулятором ".6, 17, 18 температуры нагревателя 6, привода 10 вытягивания кристалла и поивода перемещения тигля 12.За базовый обьект принято устройство согласно прототипу.Формула изобретения Способ автоматического управления процессом получения профилированных кристаллов из расплава, включающий регулирование температуры нагревателя и скорости вытягивания кристалла в зависимости от изменения веса растущего кристалла и сил поверхностного натяжения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью улучшения качества регулирования, изменение веса растущего кристалла и сил поверхностного натяжения, определяют путем измерения силы, приложенной к формообразователю, загпубленному в расплав,170012 Корректор М.Кучеряв А.3 робок Реда каз 4446 Тираж Подписное . 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 Сост Техр тель Г.КроткМ.Моргентал