Устройство для автоматического регулирования диаметра кристалла

Устройство автоматического регулирования кристалла работает следующим образом. 1 1761Изобретение относится к техноло" "гиивйращиванкя" кристаллов-"из расп:лава и может быть, з частности,использовано для выращивания монокристаплов полупроводниковых соединений, булей сапфира, рубина и дру гих,Известно устройство для автоматического регулирования диаметракристалла, выращиваемого из расулава, содержащее датчики длины и массы кристалла, регулятор диаметра-"-криСталла и регуляторы контуровстабкпизации технологических параметров процесса выращивания К .Наиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсяустройство для автоматического ре"гулирования диаметра кристалла, выращиваемого из расплава, содержащее датчики длийы и массы кристалла,регулятор диаметра кристалла с аналогб-дискретным дифференциатором,включающим интегратор и усилитель 121При использовании аналого-диск" 25ретного диф 4 еренциатора вследствие" запоминания входного сигнала наинтеграторе и вычисления оценки производной в виде разности текущегои запомненного значений сйгйала воз" 56никают помехи, соизмеримые по амплитуде с амплитудой полезного сиг"нала, что приводит к большим ошибкам регулирования.Цель изобретения - повышение точности регулирования за счет уменьше-ния помех.Поставленная цель достигаетсятем, чго устройство снабжено усилителем-фильтром, соединенным последовательно с дид 4 еренциатором, снаб женйым аттейюатором " вход которогосоединен с выходом интегратора, авыход - с входом. усилителя .На фиг. 1 изображена структурная 45схема устройства для автоматического регулирования диаметра крисгалла; на фиг. 2 - функциональная схема регулятора диаметра кристалла,на фиг. 3 - структурная схема дйфференциатора с непрерывным преобразованйем сигнапов и усилйтелй 4-фильтром сигйала йроизводйой;"Устройство для автоматическогорегулирования диаметра кристалла со.держит регулятор 1 диаметра кристалла с аналоговым дифференциатором2, включенййм последовательно с уси 01 . 3лителем-фильтра 3, задатчики 4 и 5,операционный усилитель 6, блок программ 1, связанный через переменныесопротивления с выходными операционными. усилителями 8-10: С электроприводом перемещения кристалла кинематически связан датчик 11 длины,содержащий потенциометры 12 и 13.Выходной сигнал потенциометра 13включен встречно с сигналом датчика14 массы. Аналоговый дифференциатор2 (см. фиг. 3) состоит иэ усилителя 15, вход которого через аттенюа,тор 16 связан с выходом интеграто:ра 17, .Выход усилителя 15 дифференциато ра 2 подключен к входу усилителя18 следящей системы 3, которая используется в качестве усилителяфильтра сигнала производной. Второйвход усилителя через аттенюатор 19подключен.к выходу основного интегратора 20, Выход усилителя 18 непосредственно соединен с интегратором 20. Для уменьшения ошибки оценивания сигнала производной следящей система 3 содержит дополнительйый интегратор 21, который подключен к входу основного интегратора 20..На фиг. 1 показаны также водоохлаждаемая камера 22, находящийсяв ней кристалл 23, выращиваемый изтигля 24 с расплавом, нагреватель25 с силовым блоком 26, электроприводы с регулятором 27 перемещенияи регулятором 28 вращения кристалла, с регулятором 29 перемещения ирегулятором 30 вращения тигля.Введены следующие обозначения;Ч иЪ у а - скорости перемещения, вращения кристалла и тиглясоответственно;С - температура нагревателя;.К - Ь 6 - сигнал небаланса,фК" 1 производная сигнала неД 4.баланса,6= масса кристалла;Ь - длина кристалла,Т(Н,Я)- функции изменения температуры нагревателя и скоростивьращивания во времени соответственно,3 7После вакуумирования камеры 22 и расплавления металла, загруженного в тигель 24 с помощью нагревателя25 и силового блока 2 б, включаются злектроприводы с регуляторами 27-30 и начинается процесс выращивания кристалла 23. После затравления - и разращивания конусной части кристалла оператор производит установку нулевых значений по длине кристалла Ь и сигнала небаланса 1 Ь-С, что соответствует началу программы по длине кристалла и его массе, Затем оператор включает устройство автоматического регулирования диаметракристалла, и далее процесс поддержания необходимых технологических параметров по скорости перемещения кристалла и тигля, температуре нагревателя ведется автоматически без вмешательства оператора.Потенцнометр 13 (см. Фиг, 2), задающий программу изменения массы кристалла, включен встречно с дат - чиком 14 его массы. Сигнал небаланса через задатчик 4 диаметра кристалла поступает на вход аналогового дифференциатора 2 регулятора 1 диаметра кристалла. На выходе усилителя 15 (см. фиг. 3) формируется производная сигнала небалансасодержащая аддитивную4 кь-с 2 76101 4. помеху. На выходе интегратора 17имеем сигнал небаланса 1 Ь -6 , отфильтрованный от помех,Для восстановления и усиления по 5 лезного сигнала производной служитаналоговая следящая система 3,На выходе интегратора 20 имеемвосстановленную от помех производную сигнала небаланса.1 О С потенциометра 12 датчика 11длины снимается напряжение, пропорциональное длине кристалла, и череззадатчйк 5, необходимый для изменения параметров Т(О н Ч(2 в зависимости от диаметра кристалла имассы загруженного материала в тигель этот сигнал поступает на входоперационного усилителя б, а с еговыхода - на блок программ 7, позволяющий реализовать нелинейныепрограммы по длине кристалла, Навход выходных операционных усилителей 8-10 по соответствующим каналамуправления через переменные сопротивления, необходимые для подбора настроек по каждому параметру, поступаютсигналы с дифференциатора и блокапрограмм.Автоматическое регулирование укаЗО занных выше технологических параметров обеспечивает поддержание бездислокационного роста кристалла с отклонением его диаметра на +1,57.77 б 101 актор С. Титова Техред Ж.Кастелевичщщщщ щщщщ щщщщщ щщщщщ щщ щщщщщ ектор И. ЭЬдейи Подписно Ужгород, ул. Нро Патент" ная, 4 а каз 2851/4 . Тир ВНЙИПИ"Государствен по делам изобре 113035, Иосква, Ж, ного коиит тений и от Раушская н та СССРрытийб д. 4/.