1、缓蕤多品硅还原炉控制系统分析和研究摘要随着控制系统的不断发展，系统的控制原理。关键词多晶硅还原炉控制系统中图分类号：073文献标识码：A陈强殷沛光胡乐沙(峨嵋半导体材料厂多晶技术处四川峨眉山614200)裂蹴YVALLE工鹰瘸jI；学多晶硅行业的控制程度也不断提高，从而影响生产成本首先概述多晶硅半导体的特性，然后描述多晶硅还原炉电气控制调功器控制角文章编号：1671-7597(2009)0820105-01一、引育众所周知。最近几年来多晶硅市场异常火爆，我国许多多晶硅项目纷纷上马，但是生产成本和国际上相比却相差深远。工艺，设备的落后，物料能耗和电耗过大，超高纯高质量的产品也不易获得，使得生产成
2、本高，利润空问变窄。国际上多晶硅的生产成本控制在每公斤20美金以内。单从还原电气控制部分来说，国外每公斤平均耗电量仅为80度，国内每公斤平均耗电量120度左右，比目前国内先进水平电耗还要低13。由此可见还原电气部分也是降低产品成本的重要部分之一：、控捌系统分析和研究(-)多晶硅特性简述多晶硅半导体的载流子的浓度与温度有密切的关系。当温度一定时，本征半导体中载流子的浓度是一定的，并且自由电子与空穴的浓度相等。但是当温度升高时，热运动加剧，挣脱共价键束缚的自由电子增多，空穴也随之增多(即载流子的浓度升高)，导电性能增强：当温度降低时，则载流子的浓度降低，导电性能变差。也就是说，当炉内温度达到一定温
3、度时多晶硅的电阻率就会下降。导电性能增加，所以首先就要使炉内温度升高到一定温度。(-)高压启动电气控制多晶硅还原炉电气系统的乇要设备是大功率调功器。调功器所带负载是多晶硅棒串联而成的纯电阻负载。调功器的作用实际上是对负载电阻进行电加热，并且保持硅棒表面温度恒定(一般1080“C)， d，电阻公式：Rr 2办；2办三笋 n式中：D一发热体的直径(cm)岛发热体电阻率(Qcm)L一发热体长度(cm)从(I)式中可知，硅棒串联而成的电阻是一个变化的电阻。第一，硅棒温度从常温上升到1080“C左右由8mm直径硅芯电阻从几百Ko下降到几十Q；第二，保持硅棒表面温度1080“C，硅棒直径从巾8响增加到巾1
4、80mm，硅棒电阻从几十。下降到几十mo。按照实际工作的性质。调功器分为硅棒温度从常温加热到1080“C的预热调功器和硅棒直径从由8m增加到最终直径始终保持硅棒表面温度1080“C的还原调功器。硅棒温度从常温加热到looo主要困难是初期硅棒电阻R太大，需要较大的加热功率。由热力学，可知斯特凡波兹曼定律M(T)=fM(r)以=07“4(2)；式中：仃一斯特潘一波尔兹曼常量：567x104Wm4KT-物体的绝对温度个 下由(2)得出还原炉热平衡方卑Q12 2厶G【(靠)4一蒜)4】 3式中：Q12单位面积物体辐射热一相当黑废Co绝对黑体的辐射系数：56710_cm-zK-Z，L一发热体的绝对温度和
5、炉子的绝对温度(包括炉筒和底盘)当发热体单位时间内产生的热量全部变为辐射热损失，则有II 2Q=T2Rr=加，Q12(4)r由(4)式可得出，发热体端电压方程rU=2仍2办Q12 (5)由(5)式可见，电阻大必然要求供的电压高(甚至十几l(v)，初期要高压启动使硅芯击穿，然后随着硅芯电阻率慢慢变小。电压也要相应的变化。可从12KV到1500V设计了5个控制电压等级(三)还原生长电气控制当加热温度达到设定值后切换到还原生长系统。还原生长系统是化学吸热反应，要对硅棒进行电加热，硅棒再通过辐射、传导和对流方式对炉内的反应混合气体进行加热。随硅棒直径增长，反应面积增加，则SiHCl3和气体流量加大，炉
6、内的反应气体和炉子的冷却液带走的热量增加，输出功率也越来越大。还原生长过程的电气控制相对高压启动过程要复杂的多，在此过程中不仅要考虑到工艺问题还要考虑到电气控制问题。提高功率因数，降低谐波，信号检测等等。对于生产工艺问题暂且不说了，我们重点来分析一下电气控制问题。在还原生长阶段，我们主要使用了叠层控制技术和串并联控制技术对晶闸管进行控制。简单的单相交流调压电阻性负载的电路图如图1(a)所示：I绸 一口 石、 j幼一c图1 晶闸管单相交流调压电路及其输出波形图由图l(a)得出。硅芯的电压有效值Uo= (6)硅芯的电压有效值在单位时间咀产生的热景就要电源需要给硅芯转化的电能。也就是有效值电压等于发
7、热体端电压由式(5)和(6)可得：，12(siIl撕+幼一拟)：4LPrQ,2 (7)D由式(7)可以看出电压、控制角和单位辐射热量的关系。还原生长过程中的电压等级的选择与其有关。在并联运行时还要考虑控电感左右。在此先不说明。在还原初期，根据需要的热量和电压可以得出需要控制的角度。随着反应的进行，由式(3)可知。Q12是要慢慢减少的，当Q12(下转第195页)匝凄鼯乎a土、一兰万方数据给辅导员与其他教师同等的职称评定待遇。从而开拓辅导员个人发展的窀间，调动他们的积极性；2制定适当的激励机制。高等学校可根据辅导员的任职年限及实际工作表现，确定相应级别的行政待遇，给予相应的倾斜政策。辅导员的工作成
8、绩是作为辅导员级别待遇提升的唯一标准，只有做出成绩，辅导员才能得到提升的机会。五、辅导员童设队伍奠定性t设的思考(一)不断完善高校辅导员队伍的合理模式制度建设根据目前的资料显示国内几乎每所高校都建屯起了辅导员制度基本模式有四种：I专职辅导员+班主任；2专职辅导员+学生助理+班主任：3专职辅导员+导师+学生助理；4双肩挑教师+学生助理。4从结构功能主义的社会系统中可以看出。只要可以让管理制度潜在模式维持稳定性，不管选择哪一种模式，对于全面做好大学生的思想政治教育工作和日常管理服务工作，是一个成功的举措。各个高校可以跟局势及情况而定，稳定辅导员队伍，建设适合学生管理与教学工作需要的一支主力军队伍。
9、(二)进一步稳定高校辅导员队伍建设的有效选拔机制结构功能主义在辅导员选拔机制上，通过在辅导员对工作的适应、达到的目标、整合融入工作的过程以及最后维持这种合适有效的机制。从辅导员的配比结构上看，高等学校总体上要按师生比例不低于l：200的比例设置本、专科生一线专职辅导员岗位。辅导员的配备应专职为主、专兼结合，每个院(系)的每个年级应当设专职辅导员。由此可见，高校辅导员队伍数量合理配置是高校辅导员队伍建设的基础，这样的配置可以让辅导员有更多的精力去了解学生，客观上有利于这支队伍的稳定持续发展5(三)推进辅导员队伍向职业化、专业化的方向发展在结构功能论中，整合的过程伴随着创新与发展，辅导员队伍需要在
10、发展中维系潜在的模式，最终向职业化与专业化发展。这需要一种标准体系来衡量，这里我们需要构建一个辅导员队伍专业化、职业化的标准体系来维持辅导员队伍的稳定性。根据高校辅导员工作的特点以及辅导员角色的特殊性，可以将高校辅导员专业化、职业化的标准体系从下面的图表结构来说明(表2)：表2蕤蠢 渊VALLE上理论辩学六、总结辅导员队伍的稳定性建设是高校开展学生工作的重要保证，从结构功能主义的适应、目标达成、整合、潜在模式维系四个方面综合分析创建一支稳定的、高素质的辅导员队伍，需要在实践中不断完善与发展。只有这样，才可以真正稳定辅导员这支队伍，调动他们的积极性与创造性。实现管理成效的最大化。参考文献：【I陆
11、学艺，论农村基层体制的稳定性研究J社会学研究。200052粱金霞、徐丽丽，完善制度健会机制推动辅导员队伍健康发展全国103所高校辅导员队伍建设状况调研报J国家教育行政学院学报200663中共中央国务院关于进一步加强和改进大学生思想政治教育的意见，中发200416号文件4椰永华，抓好辅导员队伍建设做好学生管理工作J辽宁公安司法管理干部学院报2007(2)：33345教育部，关于加强高等学校辅导员、班主任队伍建设的意见Ez教社政2005】2号，20050113作者简介：冯飞(1981-)，男，土家族人，湖北武汉人，本科，助教，研究方向社会学(上接第i05页)达到一定得热平衡后，电压是减少的由此可得
12、出，sin2a+幼一纽=，其中K=4L2pTQ。12 (8)(，lD由式(8)可以得知电压与控制角的关系和电压与直径之间的关系，他们之间都是一个动态的关系，当达到晟小值的时候，为了提高功率因数等参数就补加了一个电压，也就是叠加波形。输出的功率因数：cos西：竺Q生竺：!：!(，n+U 11 0其中U I为叠加七的波形电压。叠加后的输出波形如图1(b)。随着控制角口的逐渐增大，电阻R上的电压的有效值U。逐渐的减小，当口=石时，从式(6)中我们可以知道Uo=0。因此，单相交流调功器对于电阻性负载，其电压可调范围为0Uo，控制角口的移相范围为0口S石。同时在图I(b)中的控制角傲E的两个波形连接不是
13、直线，而是有一定斜率的直线因为他们的衔接需要一定的时间在整个生长过程中，随着硅棒的直径越来越大，硅棒的电阻值越来越小通过硅棒的电流越来越大，所需要的电压等级慢慢降低，所需要的输入功率也越来越大。通过生产实践和数据分析，AEG电器实际运行情况的关系如图2其趋势于理论大致一致三、结柬鼍我厂12对棒还原炉是引进德国AEG公司电器控制系统，该系统就是采用电压叠加原理使电器加热功率因素提高至IJ95以上(国内旧技术达到75809)且自动控制程度高，较大幅度地降低了还原工艺电耗。但该系统也存在售价高、服务费用高且硅棒预热条件苛刻、击穿时间长等缺点而我厂一直采用高压击穿方式使硅芯导通，技术町靠成熟，时间短，
14、启动成功率高，为此，我们决定在吸收国外先进技术的基础上采用高压击穿技术，使还原炉启动及控制电器更优化。圈2电压、电流与硅棒直径关系图参考文献：1吴小鸣。多晶硅还原炉电气系统研制及其实际应用J奏尔电气应用，2008总第70期2】英杰电气，多晶硅还原炉电源系统的一体化解决方案J维普期刊，2008(09-005503)3】德国AEG公司供电系统操作手册，20084黄俊、王兆安。电力电力技术(第三版)-I】机械工业出版社，2003作者简介：陈强(1982一)，男，汉族。湖北武汉人，研究生，助理工程师，就职于峨嵋半导体材料厂(所)多晶技术处，主要研究方向：多晶硅还原电气控制固 万方数据多晶硅还原炉控制系
15、统分析和研究作者： 陈强， 殷沛光， 胡乐沙作者单位： 峨嵋半导体材料厂所,多晶技术处,四川,峨眉山,614200刊名： 硅谷英文刊名： SILICON VALLEY年，卷(期)： 2009(16)被引用次数： 1次参考文献(4条)1.黄俊;王兆安 电力电力技术 20032.德国AEG公司供电系统操作手册 20083.英杰电气 多晶硅还原炉电源系统的一体化解决方案 2008(09-0055-03)4.吴小鸣 多晶硅还原炉电气系统研制及其实际应用 2008(70)引证文献(1条)1.陈强.胡乐莎.赵仕明.翟桂林 12对棒还原炉预热启动方式的优化研究期刊论文-东方电气评论 2011(1)本文链接：http:/
