Устройство для автоматического управления процессом выращивания монокристаллов из расплава

Номер патента: 486781

Авторы: Гольд, Жадан, Лейбович, Середа, Сухарев, Федоров, Шушков

ZIP архив

Текст

(и)486781 Союз Советских Социалистических Республик(23 оритет Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявители Подольский химико-металлургич центральный ордена Трудов научно-исследовательский автоматизГольд, В. А, федоро А, В. Жадан завод и Всесоюзньрасного Знамени ут комплексной М.ов и еский го К истиции 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГОПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫРАЩИВАНИЯМОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА2 Однако из дифференциа текущего вес Изобретение относится к устройствам для автоматического управления процессом выращивания монокристаллов из расплава, например монокристаллов кремния, арсенида галлия, фосфида галлия.Известно устройство для автоматического управления процессом выращивания мопокристаллов из расплава, помещенного в тигель с нагревателем сопротивления, содержащее пирометр, связанный с нагревателем, регулятор, силовой блок, контуры стабилизации скоростей вращения и перемещения затравки, контур стабилизации вращения и перемещения тигля, датчик непрерывно изменяющегося веса слитка в процессе роста, расположенный в неподвижном герметичном корпусе вне зоны действия высоких температур, непрерывный датчик высоты подъема затравки.Поскольку определяющим параметром в системе расплав - кристалл на фронте кристаллизации является высота столбика расплава, то применяя метод текущего измерения веса, можно определить тенденцию изменения отклонения высоты столбика расплава1)Д путем вычисления второй производной --ДР стное устроиство не реализует ное соотношение отклонения 6 кристалла по его длине- и, таким ооразом, в управлении процессом выращивания монокристаллов не используется ннформация, формируемая на основе суммарного сигнала отклонения текущего веса, его первой, второй производных с регулировачием параметров, изменяющих режим роста кристалла.С целью интенсификации процесса предлагается снабдить устройство дискретным датчиком высоты подъема затравки н связанным с ним аналого-дискретным дифференциатором и желательно функциональным преобразователем, соединенным с непрерывным датчиком высоты подъема затравки.На фиг, 1 изображена схема системы автоматического управления; на фиг, 2 - структурная схема аналого-дискретного дифферен циатора.Кристаллизацшо проводят в герметичнойкамере 1 из расплава, находящегося в тигле 2. Поле высоких температур создается графитовым нагревателем 3 сопротивления, на ко торый визирован термооптическпй датчик 4.Затравка 5 помещена в держатель б слитка, который подвешен на подвеске 7, проходящей в полости охлаждаемого штока 8. Подвеска через подшипник 9 соединена с датчиком 10 З 0 текущего веса кристалла, расположенным вгерметичном корпусе 11. Вращение кристаллу передается от штока 8 через подшипник 12, наконечник 18 держателя б. Для вертикального перемещения держателя б слитка в наконечнике 18 имеются пазы, в которых свободно движется штифт 14. Контур стабилизации температуры содержит регулятор 15 и силовой блок 1 б.Система также включает непрерывный 17 и дискретный 18 датчики высоты подъема затравки, функциональный преобразователь 19, блок 20 изменения установки номинального диаметра кристалла, сумматор 21, аналого- дискретный дифференциатор 22 и регулятор 23 привода подъема затравки.Система работает следующим образом. При подъеме затравки 5 датчик 17 высоты подъема, который представляет собой много- оборотный линейный потенциометр и кинематически связан с приводом подъема затравки, генерирует линейную программу изменения текущего веса. Функциональный преобразователь 19 применяется для формирования нелинейной программы изменения текущего веса. Такая необходимость возникает, например, при разращивании конуса. Дифференциатор 22 включает три фиксирующих элемента 24 - 2 б, нулевого порядка, собранных на операционных интеграторах с жесткой обратной связью, включенной через соответствующие ключи. Ключ фиксирующего элемента 2 б управляется с помощью дискретного датчика 18 высоты подъема затравки. Ключи фиксирующих элементов 24 и 25 замыкаются последовательно во времени по замыканию ключа фиксирующего элемента 2 б. Непрерывный сигнал датчика 10 текущего веса кристалла и задание по весу, формируемое с помощью датчика 17, преобразователя 19 и блока 20, поступает в сумматор 21. Отклонение 66 - 6 - 6 запоминается в фиксирующем элементе 24 на время Т; первая разность Л = о 6 ЯТ) - 66 ЯТ+ т), (/г = О; ; О(т(Т) вычисляется на сумматоре 27, Вторая разность Л=Л (1 Т - т) - Л (ИТ+т+т) (А=О(т(Т) определяется на сумматоре 28.5 Так как первые две разности 06 вычисляются через интервалы времени, пропорциональные приращению длины кристалла, то выходные сигналы фиксирующих элементов 25, 2 б являются оценками непрерывных про д 6 аизводных и -- , В сумматоре 29 формируется закон управления контуром стабилизации температуры нагревателя путем суммирования компонентов вектора состояния с 5соответствующими весовыми коэффициента- ми ККК,.Стабилизация скорости подъема затравкиосуществляется по отклонению Л 6 через регулятор 23,Предмет изобретения. Устройство для автоматического управ ления процессом выращивания монокристаллов из расплава, помещенного в тигель с нагревателем сопротивления, содержащее пирометр, связанный с нагревателем, регулятор и силовой блок, контуры стабилизации скоро стей вращения и перемещения затравки, контур стабилизации вращения и перемещения тигля, датчик непрерывно изменяющегося веса слитка в процессе роста, расположенный в неподвижном герметичном корпусе вне зоны 35 действия высоких температур, непрерывныйдатчик высоты подъема затравки, отличающееся тем, что, с целью интенсификации процесса, оно снабжено дискретным датчиком высоты подъема затравки и связанным с ним 40 аналого-дискретным дифференциатором.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что оно снабжено функциональным преобразователем, соединенным с непрерывным дат чиком высоты подъема затравки.486781 Редактор Т. Шарганова Корректор И. Симкина Подписное Тип. Харьк, фил. пред. Патент Составитель Т. Чулкова Техред А. Камышникова Заказ 1146/1705 Изд, 8 Тираж 782 ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5

Смотреть

Заявка

1971232, 23.11.1973

ПОДОЛЬСКИЙ ХИМИКО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ЗАВОД, ВСЕСОЮЗНЫЙ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОМПЛЕКСНОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ

ЛЕЙБОВИЧ ВАЛЕРИЙ САМУИЛОВИЧ, СУХАРЕВ ВАДИМ АЛЕКСАНДРОВИЧ, ГОЛЬД ИОСИФ МИХАЙЛОВИЧ, ФЕДОРОВ ВЛАДИМИР АНАТОЛЬЕВИЧ, СЕРЕДА АНАТОЛИЙ ИВАНОВИЧ, ШУШКОВ ВАЛЕРИЙ МИХАЙЛОВИЧ, ЖАДАН АНТОНИНА ВАСИЛЬЕВНА

МПК / Метки

МПК: B01J 17/18

Метки: выращивания, монокристаллов, процессом, расплава

Опубликовано: 05.10.1975

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-486781-ustrojjstvo-dlya-avtomaticheskogo-upravleniya-processom-vyrashhivaniya-monokristallov-iz-rasplava.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для автоматического управления процессом выращивания монокристаллов из расплава</a>

Похожие патенты