单晶炉热场结构ppt课件共35页
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加热炉结构 ppt课件
三、加热原理
1、钢坯加热的目的： （1）提高钢坯的塑性，以降低钢坯在热加工
时的变形抗力，从而减少轧制中轧辊的磨损和断 辊等机械设备事故。
（2）使坯料内外温度均匀，以避免由于温度 应力过大造成成品的严重缺陷或废品。
（3）改善金属的结晶组织或消除加工时所形 成的内应力。
Page 30
2、钢坯的加热工艺： （1）加热温度：加热终了时钢坯出炉前的表
Page 22
烟道布置时要尽量缩短长度和减少烟气流动 阻力损失，要与厂房柱基、设备基础和电缆等保 持一定的距离，以免它们受烟道温度的影响。为 了控制排烟量以调节炉膛压力，烟道上必须设置 烟道闸板。 （3）烟囱：烟囱是通常用的一种排烟装置。烟囱 结构有砖烟囱、钢筋混凝土烟囱和金属烟囱。绝 大多数的烟囱采用钢筋混凝土烟囱修建。
Page 25
6.余热回收系统
（1）换热器：换热器是余热回收装置的一种， 主要用于回收烟气余热，以提高炉子的热利用效 率。
换热器按材质可分为金属换热器和陶瓷换热 器，金属换热器导热系数高、体积小、气密性好 等；陶瓷换热器可以承受很高的烟气温度，可将 空气预热到800～1000℃，且寿命长。
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砌筑的炉墙，主墙厚度为1.5～2块砖厚（464～ 580mm)。用耐火浇注料砌筑的炉墙，主墙厚度一 般为250～300mm。其余部分为绝热耐火材料，构 成复合炉墙。为提高炉子强度和气密性，炉墙外 面包上4～10mm厚的钢板。
Page 8
炉顶：按结构形式分为拱顶和吊顶两种。拱 顶可用楔形砖砌筑或不定形耐火材料捣制而成， 吊顶是由一些特制的异形砖组成，异形砖用金属 吊杆单独地或成组的吊在钢结构上。
（2）加热炉余热回收的途径: ①利用排出炉外的烟气来预热空气和煤气，
石墨热场基础资料ppt课件.ppt
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
一、石墨的特性
• 石墨的特性： 1） 耐高温：石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超 高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小。石墨强度随温 度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。 2） 导电、导热性：石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性 超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低，甚至在极 高的温度下，石墨成绝热体。 3） 润滑性：石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小，鳞片越大，摩 擦系数越小，润滑性能越好。 4） 化学稳定性：石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱 和耐有机溶剂的腐蚀。 5） 可塑性：石墨的韧性好，可年成很薄的薄片。 6） 抗热震性：石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致 破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。
七、石墨材料的分类及主要供应商
• 进口等静压：（新日本、东海、东洋、 IBIDEN、德国SGL、法国罗兰)
• 国产等静压：（四川成都碳素、上海中钢） • 细料（或高纯）：（河南天利、上海中钢） • 进口中粗：（美国UCAR、德国SGL、东海
G140） • 国产中粗：（淄博大陆、大同新成碳素）
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
可作为玻璃器的铸模。单晶炉内的加热器、坩埚等部件也是用石墨加工成的。
一、石墨的特性
• 石墨的特性： 1） 耐高温：石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超 高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小。石墨强度随温 度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。 2） 导电、导热性：石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性 超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低，甚至在极 高的温度下，石墨成绝热体。 3） 润滑性：石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小，鳞片越大，摩 擦系数越小，润滑性能越好。 4） 化学稳定性：石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱 和耐有机溶剂的腐蚀。 5） 可塑性：石墨的韧性好，可年成很薄的薄片。 6） 抗热震性：石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致 破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。
七、石墨材料的分类及主要供应商
• 进口等静压：（新日本、东海、东洋、 IBIDEN、德国SGL、法国罗兰)
• 国产等静压：（四川成都碳素、上海中钢） • 细料（或高纯）：（河南天利、上海中钢） • 进口中粗：（美国UCAR、德国SGL、东海
G140） • 国产中粗：（淄博大陆、大同新成碳素）
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
可作为玻璃器的铸模。单晶炉内的加热器、坩埚等部件也是用石墨加工成的。
单晶结构分析课件.PPT44页
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。单晶结构分析来自件.6、露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
直拉单晶炉 热系统的安装与对中 热场
主要的直拉单晶工艺技术。 热场主要受热系统影响，热系统变化热场一定变化。加热 器是热系统的主体，是热系统的关键部件。因此，了解加热器 内温度分布状况对配制热场非常重要。
热场结构
热场的优劣对单晶硅的质量有很大影响。合适的热场， 能够生长出高质量的单晶。不好的热场容易使单晶变成多 晶，或者根本无法引晶。有的热场虽然能够生长单晶，但
③保温罩和加热器对中：调整保温罩位置，做到保温罩内 壁与加热器外壁之间四周间隙一致。注意可径向移动，不得转
动，否则测温孔就对不准了。
④保温盖和加热器对中：升起托杆，让三瓣锅其与保温盖 水平，调整保温盖的位置，使得四周间隙一致。 此外: ⑤下保温罩和电极之间的间隙前后一致，切不可大意造
(1)安装前 安装热场前，尤其是新热场，应仔细擦拭干净，去 除表面浮尘土，检查部件的质量，整个炉室在进行安装 热场前也必须擦拭完毕。
(2)安装
安装顺序一般是由下而上，由内到外。
石墨电极安装时，左右对齐，处在同一水平面上，
不可倾斜，同时要和托杆对中。 放上加热器之后，加热器的电极孔要与下面的电极 板的两孔对准。
质量较差，有位错和其它结构缺陷。因此，找到较好的热
场条件，配置最佳的热场，是非常重要的直拉单晶工艺技 术。 热场有大有小，它是按照所用的石英坩埚的直径大小 来划分的，目前国内热场从￠12″～ ￠28 ″都有，但以
￠18″～ ￠22″居多。
直拉单晶炉的热系统，也就是所谓的热场，是 指为了熔化硅料，并使单晶生长保持在一定温度下 进行的整个系统。 热场一般包括压环、保温盖、上中下保温罩、 石墨坩埚(三瓣埚)、坩埚托杆、坩埚托盘、电极、 加热器、导流筒、石墨螺栓，且为了防止漏硅，炉 底、金属电极、托杆、都设置了保护板、保护套。
(4)煅烧 新的热场需要在真空下煅烧，煅烧时间约10小时 左右，煅烧3～5次，方能投入使用。使用后，每拉晶 4～8炉后也要煅烧一次。 煅烧功率不同的热场不一样，一般要比引晶温度 高，CZ1#炉子煅烧最高功率一般在110KW。目前普遍
热场结构
热场的优劣对单晶硅的质量有很大影响。合适的热场， 能够生长出高质量的单晶。不好的热场容易使单晶变成多 晶，或者根本无法引晶。有的热场虽然能够生长单晶，但
③保温罩和加热器对中：调整保温罩位置，做到保温罩内 壁与加热器外壁之间四周间隙一致。注意可径向移动，不得转
动，否则测温孔就对不准了。
④保温盖和加热器对中：升起托杆，让三瓣锅其与保温盖 水平，调整保温盖的位置，使得四周间隙一致。 此外: ⑤下保温罩和电极之间的间隙前后一致，切不可大意造
(1)安装前 安装热场前，尤其是新热场，应仔细擦拭干净，去 除表面浮尘土，检查部件的质量，整个炉室在进行安装 热场前也必须擦拭完毕。
(2)安装
安装顺序一般是由下而上，由内到外。
石墨电极安装时，左右对齐，处在同一水平面上，
不可倾斜，同时要和托杆对中。 放上加热器之后，加热器的电极孔要与下面的电极 板的两孔对准。
质量较差，有位错和其它结构缺陷。因此，找到较好的热
场条件，配置最佳的热场，是非常重要的直拉单晶工艺技 术。 热场有大有小，它是按照所用的石英坩埚的直径大小 来划分的，目前国内热场从￠12″～ ￠28 ″都有，但以
￠18″～ ￠22″居多。
直拉单晶炉的热系统，也就是所谓的热场，是 指为了熔化硅料，并使单晶生长保持在一定温度下 进行的整个系统。 热场一般包括压环、保温盖、上中下保温罩、 石墨坩埚(三瓣埚)、坩埚托杆、坩埚托盘、电极、 加热器、导流筒、石墨螺栓，且为了防止漏硅，炉 底、金属电极、托杆、都设置了保护板、保护套。
(4)煅烧 新的热场需要在真空下煅烧，煅烧时间约10小时 左右，煅烧3～5次，方能投入使用。使用后，每拉晶 4～8炉后也要煅烧一次。 煅烧功率不同的热场不一样，一般要比引晶温度 高，CZ1#炉子煅烧最高功率一般在110KW。目前普遍
直拉单晶炉 温度梯度与单晶生长 热场的调整
态的生长界面处的温度梯度
dT dy
。
SL
热场的径向温度梯度，包括晶体
dT dr
S
、熔体
dT dr
、固液
L
交界面
dT
dr
SL
三种晶向温度梯度。
①晶体的径向温度梯度
dT dr
S
是由晶体的纵向、横向热传导，
表面辐射以及在热场中新处的位置决定，一般来说，中心
直拉单晶硅工艺技术
主讲教师：裴迪 石油化工学院
1
➢热场的温度梯度
(1)热场的概念 热场也称温度场。热系统内的温度分布状态叫热
场。煅烧时，热系统内的温度分布相对稳定，称为静 态热场。在单晶生长过程中，热场是会发生变化，称 为动态热场。
单晶生长时，由于不断发生物相的转化(液相转化 为固相)，不断放出固相潜热，同时，晶体越拉越长， 熔体液面不断下降，热量的传导、辐射等情况都在发 生变化，所以热场是变化的，称为动态热场。
（1）在保温盖上加一个保温圈，高约 100~150mm，厚10mm，内径和保温盖孔径同， 如果影响取光孔取信号，可开一个小口， 有的吊一个保温筒；有的使用了导流筒 （也称作热屏）。
（2）可以适当增加保温罩的高度。一般的 热场，其内罩比加热器高20mm，可再增高 20~30mm，以弥补由于口径增大带来的变化。
dT dr S L
变化情况
总之，合理的热场的温度分布需要满足以下条件：
①晶体中纵向温度梯度
dT
dy
S
足够大，但不能过大，保证
晶体生长中有足够散热能力，带走结晶潜热。
单晶炉
单晶炉主要内容：1、掌握单晶炉的长晶原理2、单晶炉的结构3、单晶炉操作流程4、单晶炉常见异常处理方法5、单晶检测1、单晶炉的长晶原理将预先合成好的多晶原料装在坩埚中，并被加热到原料的熔点以上，此时，坩埚内的原料就熔化为熔体，在坩埚的上方有一根可以旋转和升降的提拉杆，杆的下端带有一个夹头，其上装有籽晶。
降低提拉杆，使籽晶插入熔体中，只要温度合适，籽晶既不熔掉也不长大，然后慢慢地向上提拉和转动晶杆。
同时，缓慢地降低加热功率，籽晶就逐渐长粗，小心地调节加热功率，就能得到所需直径的晶体。
整个生长装置安放在一个可以封闭的外罩里，以便使生长环境中有所需要的气氛和压强。
通过外罩的窗口，可以观察到生长的情况。
2、单晶炉的结构炉子本体包括机架、坩埚驱动装置、主炉室、翻板阀、副炉室、籽晶提升机构、液压驱动装置、真空系统、冲氩气系统及水冷系统。
机架由底座、上立柱和下立柱组成，是炉子的支撑装置。
坩埚驱动装置安装在底座内的平台上，主炉室（由炉底板、炉底、炉筒和炉盖组成）安装在底座的上平面上，上面与翻板阀密封联结，副室放在翻板阀上，提拉头安装在副室上，坩埚驱动装置与炉室通过波纹管密封联结，液压系统中提升油缸安装在下立柱上。
液压泵放在主机附近的适当位置，真空系统、水冷系统固定在机架上，主炉室是炉子的心脏部位，热场系统安装在内。
另外还有电气部分，控制柜、加热系统等。
3、单晶炉操作流程操作流程主要有：装料、化料、安定、种晶、引晶、放肩、转肩、等径和收尾。
操作需要做到：颈细、肩平、径等、尾尖才能拉出很好的晶棒。
装料首先清洗好炉体，将清理干净的石墨三瓣锅装入单晶炉，调整石墨器件位置，使加热器、保温碳毡、石墨托碗保持同心，调节石墨托碗，使它与加热器上缘水平。
在三瓣锅中放入新的石英坩埚。
其次由装料员将称好的多晶料和掺杂剂装入坩埚内。
装料时应注意一下两点：（1）装料时，不能使石英坩埚底部有过大的空隙，防止塌料时，上部未熔的多晶硅跌入硅液中，造成熔硅外渐。
单晶硅生产技术.ppt
3．发展
(1)原因：
①甲午战争以后列强激烈争夺在华铁路的 ②修路成为中国人 (2)成果：1909年 权收归国有。 4．制约因素 政潮迭起，军阀混战，社会经济凋敝，铁路建设始终未入 修筑权 。
救亡图存 的强烈愿望。
京张铁路 建成通车；民国以后，各条商路修筑
正轨。
二、水运与航空
1．水运
(1)1872年,
学习目标
掌握：热系统的安装与对中、热场的调整 理解：温度梯度与单晶生长 了解：动态热场
3.1热系统
包括加热器、保温罩、保温盖、托碗（石墨 坩埚）、电极、热屏等。
直拉单晶炉的热系统材质 1）：高纯石墨 指标：灰分、抗压强度、硫含量、抗折强度、 体积密度、电阻率、真密度、气孔率、纯度。 2）：碳/碳复合材料
依据材料概括晚清中国交通方式的特点，并分析其成因。
提示：特点：新旧交通工具并存(或：传统的帆船、独轮车， 近代的小火轮、火车同时使用)。 原因：近代西方列强的侵略加剧了中国的贫困，阻碍社会发 展；西方工业文明的冲击与示范；中国民族工业的兴起与发展；
政府及各阶层人士的提倡与推动。
[串点成面· 握全局]
轮船招商局 正式成立，标志着中国新式航运业的诞生。
(2)1900年前后，民间兴办的各种轮船航运公司近百家，几乎都是
在列强排挤中艰难求生。
2．航空 (1)起步：1918年，附设在福建马尾造船厂的海军飞机工程处开始 研制 。 (2)发展： 1918年，北洋政府在交通部下设“ 水上飞机
”；此后十年间，航空事业获得较快发展。
一、近代交通业发展的原因、特点及影响 1．原因 (1)先进的中国人为救国救民，积极兴办近代交通业，促
进中国社会发展。
(2)列强侵华的需要。为扩大在华利益，加强控制、镇压
加热炉幻灯片1(共49张PPT)
4.按燃烧形式分类：底烧式炉、侧烧式炉。
5.按供风形式分类：强制供风炉、自然供风
共四十九页
管式加热炉的主要(zhǔyào)工艺指标 :
1.热负荷：也称有效热负荷，是指炉子每小时传给 被加热物料的总热量，以Q表示，单位为KJ/h或W 2.炉管表面热强度：指每平方米炉管表面积每小时 的传热量，以q表示，单位为kJ/(m2*h)或W/m2 3.炉膛温度：是指辐射室烟气(yān qì)出口平均温度，以tg表 示，单位为℃。
燃烧时所需的理论空气量为
L0=[0.0267C+0.08H+0.01(S-O)]/0.23
Lo=0.116C+0.348H+0.0435(S-O) kg空气/kg燃料
在没有元素分析的情况下，可按比重d20估算出燃料油完全 燃烧时所需理论空气量为
Lo=17.48-3.45 d20-0.072S
共四十九页
共四十九页
燃料 用量的计算 (ránliào) :
燃料(ránliào)用量按下式计算：
B=Q/Qe=Q/ηQi
共四十九页
热量 的传导方式 : (rèliàng)
1.辐射传热 :辐射室内炉管吸收的辐射热来自两方面：一方面来自 火焰与烟气的直接辐射；一方面来自暴露炉墙的反射热。前者约 占80-90%，后者约占10-20%。
共四十九页
热值的计算 ： (jì suàn)
（3） 已知燃料的比重指数和含氢量，可按下式计算(jìsuàn)不 含水分和杂质的石油馏分的热值
Q
0h=[4725.2+470.4K+63.84*oAPI+0.0677(0API)2-
5.5283K*0API+50.68H]*4.187 kJ/kg
5.按供风形式分类：强制供风炉、自然供风
共四十九页
管式加热炉的主要(zhǔyào)工艺指标 :
1.热负荷：也称有效热负荷，是指炉子每小时传给 被加热物料的总热量，以Q表示，单位为KJ/h或W 2.炉管表面热强度：指每平方米炉管表面积每小时 的传热量，以q表示，单位为kJ/(m2*h)或W/m2 3.炉膛温度：是指辐射室烟气(yān qì)出口平均温度，以tg表 示，单位为℃。
燃烧时所需的理论空气量为
L0=[0.0267C+0.08H+0.01(S-O)]/0.23
Lo=0.116C+0.348H+0.0435(S-O) kg空气/kg燃料
在没有元素分析的情况下，可按比重d20估算出燃料油完全 燃烧时所需理论空气量为
Lo=17.48-3.45 d20-0.072S
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共四十九页
燃料 用量的计算 (ránliào) :
燃料(ránliào)用量按下式计算：
B=Q/Qe=Q/ηQi
共四十九页
热量 的传导方式 : (rèliàng)
1.辐射传热 :辐射室内炉管吸收的辐射热来自两方面：一方面来自 火焰与烟气的直接辐射；一方面来自暴露炉墙的反射热。前者约 占80-90%，后者约占10-20%。
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热值的计算 ： (jì suàn)
（3） 已知燃料的比重指数和含氢量，可按下式计算(jìsuàn)不 含水分和杂质的石油馏分的热值
Q
0h=[4725.2+470.4K+63.84*oAPI+0.0677(0API)2-
5.5283K*0API+50.68H]*4.187 kJ/kg
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石墨坩埚，也就是所谓的三瓣 埚，主要是用来盛放石英坩埚 。它的内径加工尺寸与石英坩 埚的外形尺寸相配合，同时， 石墨坩埚本身也需要具有一定 的强度，来承受硅料和坩埚的 重量。
石墨坩埚，有单体，两瓣合体 ，以及CZ1#所使用的三瓣合体 等不同形状。它们从节约成本 、使用方便来比较各有所长。 右图为三瓣埚的实物图。
保温盖、导流筒
保温盖由保温上盖、保温碳 毡和保温下盖组成。即两层 环状石墨之间夹一层石墨碳 毡组成，其内径的大小与导 流筒外径相匹配，平稳的放 在保温罩面板上。
导流筒，由内外筒之间夹一 层石墨碳毡组成。导流筒主 要是为了控制热场的温度梯 度和引导氩气流。
压环
压环，由几截弧形环构成的 一个圆形环状石墨件，它放 置在盖板与炉壁接触处，是 为了防止热量和气体从炉壁 与盖板的缝隙间通过。
热场有大有小，它是按照所用的石英坩埚的直径大小 来划分的，目前国内热场从￠12″～ ￠28 ″都有，但 以￠18″～ ￠22″居多。
一、热场结构
直拉单晶炉的热系统，也就是所谓的热场，是指为了 熔化硅料，并使单晶生长保持在一定温度下进行的整 个系统。
热场一般包括压环、保温盖、上中下保温罩、石墨坩 埚(三瓣埚)、坩埚托杆、坩埚托盘、电极、加热器、导 流筒、石墨螺栓，且为了防止漏硅，炉底、金属电极 、托杆、都设置了保护板、保护套。
热 场 示 意 图
加热器
加热器是热场中很重要的部件 ，是直接的发热体，温度最高 的时候可以达到1600℃以上。
常见的加热器有三种形状，筒 状、杯状、螺旋状。目前绝大 多数加热器为筒状，硅单晶分 厂CZ1#厂房使用的是直筒式形 状的加热器。右图为加热器。
加热器
一般情况下，加热器是高纯 石墨加工，每个半圆筒各位 一组，纵向开缝分瓣，组成 串联电阻，两组并联后形成 串并联回路。 右下图是倒立的加热器，由 图可知，在加热器下面有两 个清晰的连接孔，这些孔是 用来连接石墨电极。
放上加热器之后，加热器的电极孔要与下面的电极板 的两孔对准。
二、热场的安装与煅烧
安装电极→炉底碳毡→反射底板→下保温罩→石墨环、石英环→加热器 →中保温罩→石墨托杆→石墨托盘→装三瓣埚→下降主炉室→上保温罩 →导气孔→保温盖板→装导流筒→压环
热场安装顺序示意图
二、热场的安装与煅烧
(3)对中顺序 在整个安装过程中，要求整个热系统对中良好，同心度高，需 要严格对中： ① 坩埚轴与加热器的对中。将 托杆稳定的装在下轴上，将 下轴转动，目测是否偏摆。 然后将钢板尺平放在坩埚轴 上，观察两者之间的间隙， 间隙是否保持不变，加热器 圆心是否对中。接着装托盘 ，托盘的中心也要跟加热器 对中。
内容
1.热场结构
热场的结构示意图；各部件介绍
2.热场的安装和煅烧
热场的安装；热场水平与中心调整；热场的煅烧
3.热场的温度梯度
热场的概念；温度梯度的概念； 静态热场的温度分布；动平衡态热场的分布 晶体生长的温度梯度：径向温度梯度与纵向温度梯度
一、热场结构
热场的优劣对单晶硅的质量有很大影响。合适的热场 ，能够生长出高质量的单晶。不好的热场容易使单晶 变成多晶，或者根本无法引晶。有的热场虽然能够生 长单晶，但质量较差，有位错和其它结构缺陷。因此 ，找到较好的热场条件，配置最佳的热场，是非常重 要的直拉单晶工艺技术。
二、热场的安装与煅烧
(4)煅烧 新的热场需要在真空下煅烧，煅烧时间约10小时 左右，煅烧3～5次，方能投入使用。使用后，每 拉晶4～8炉后也要煅烧一次。 煅烧功率，不同的热场不一样，一般要比引晶温 度高，CZ1#炉子煅烧最高功率一般在110KW。
三、热场的温度梯度
(1)热场的概念
热场也称温度场。热系统内的温度分布状态叫热场。 煅烧时，热系统内的温度分布相对稳定，称为静态 热场。在单晶生长过程中，热场是会发生变化，称 为动态热场。
石墨坩埚、坩埚托杆和坩埚托盘
坩埚托杆、坩埚托盘共同构成了 石墨坩埚的支撑体，要求和下轴 结合牢固，对中性良好，在下轴 转动时，托杆及托盘的偏摆度 ≤0.5mm。
支撑体的高度是可以调节的，这 样可以保证熔料时，坩埚有合适 的低埚位，而拉晶时，有足够的 埚跟随动行程。
保温罩
保温罩分为上保温罩、中保 温罩和下保温罩。
右上图是压环，右下图为安 装后的效果图。
二、热场的安装与煅烧
(1)安装前
安装热场前，尤其是新热场，应仔细擦拭干净，去除 表面浮尘土，检查部件的质量，整个炉室在进行安装 热场前也必须擦拭完毕。
(2)安装
安装顺序一般是由下而上，由内到外。
石墨电极安装时，左右对齐，处在同一水平面上，不 可倾斜，同时要和托杆对中。
保温罩是由一个保温筒外面 包裹石墨碳毡而成。石墨碳 毡的包裹层数视情况而定。
下保温罩组成了底部的保温 系统，它的作用是加强埚底 保温，提高埚底温度，减少 热量损失。
保温罩
中、上保温罩的作用也是为了减 少热量的损失。只不过保温罩外 面的石墨碳毡的层数不一样，这 样使得温度梯度不一样。
排气的方式有上排气和下排气。 CZ1#厂房现在使用的比较多的是 上排气。这样，上保温罩上面就 存在几个排气孔，这些排气孔保 证在高温下蒸发的气体的排出。
二、热场的安装与煅烧
②加热器与石墨坩埚的对中 ：转动托碗，调整埚位， 让石墨坩埚与加热器口水 平（此时的埚位成为平口 埚位），再稍许移动加热 器电极，与托碗对中，这 时石墨坩埚和加热器口之 间的间隙四周都一致。
二、热场的安装与煅烧
③保温罩和加热器对中：调整保温罩位置，做到保 温罩内壁与加热器外壁之间四周间隙一致。注意 可径向移动，不得转动，否则测温孔就对不准了 。 ④保温盖和加热器对中：升起托杆，让三瓣锅其与 保温盖水平，调整保温盖的位置，使得四周间隙 一致。 此外: ⑤下保温罩和电极之间的间隙前后一致，切不可大 意造成短路打火。 ⑥测温孔对一致。
石墨电极
石墨电极的作用，一是平稳的
固定加热器，二是通过它对加
电
热器输送电流，因此要求电极
极
厚重，结实耐用，它与金属电
图
极和加热器的接触面要光滑、
平稳，保证接触良好，通电时
不打火。石墨电极也是有高纯 石墨加工而成。
石
右上图为石墨电极示意图、右
墨
下图为连接石墨电极和加热器
石墨坩埚，有单体，两瓣合体 ，以及CZ1#所使用的三瓣合体 等不同形状。它们从节约成本 、使用方便来比较各有所长。 右图为三瓣埚的实物图。
保温盖、导流筒
保温盖由保温上盖、保温碳 毡和保温下盖组成。即两层 环状石墨之间夹一层石墨碳 毡组成，其内径的大小与导 流筒外径相匹配，平稳的放 在保温罩面板上。
导流筒，由内外筒之间夹一 层石墨碳毡组成。导流筒主 要是为了控制热场的温度梯 度和引导氩气流。
压环
压环，由几截弧形环构成的 一个圆形环状石墨件，它放 置在盖板与炉壁接触处，是 为了防止热量和气体从炉壁 与盖板的缝隙间通过。
热场有大有小，它是按照所用的石英坩埚的直径大小 来划分的，目前国内热场从￠12″～ ￠28 ″都有，但 以￠18″～ ￠22″居多。
一、热场结构
直拉单晶炉的热系统，也就是所谓的热场，是指为了 熔化硅料，并使单晶生长保持在一定温度下进行的整 个系统。
热场一般包括压环、保温盖、上中下保温罩、石墨坩 埚(三瓣埚)、坩埚托杆、坩埚托盘、电极、加热器、导 流筒、石墨螺栓，且为了防止漏硅，炉底、金属电极 、托杆、都设置了保护板、保护套。
热 场 示 意 图
加热器
加热器是热场中很重要的部件 ，是直接的发热体，温度最高 的时候可以达到1600℃以上。
常见的加热器有三种形状，筒 状、杯状、螺旋状。目前绝大 多数加热器为筒状，硅单晶分 厂CZ1#厂房使用的是直筒式形 状的加热器。右图为加热器。
加热器
一般情况下，加热器是高纯 石墨加工，每个半圆筒各位 一组，纵向开缝分瓣，组成 串联电阻，两组并联后形成 串并联回路。 右下图是倒立的加热器，由 图可知，在加热器下面有两 个清晰的连接孔，这些孔是 用来连接石墨电极。
放上加热器之后，加热器的电极孔要与下面的电极板 的两孔对准。
二、热场的安装与煅烧
安装电极→炉底碳毡→反射底板→下保温罩→石墨环、石英环→加热器 →中保温罩→石墨托杆→石墨托盘→装三瓣埚→下降主炉室→上保温罩 →导气孔→保温盖板→装导流筒→压环
热场安装顺序示意图
二、热场的安装与煅烧
(3)对中顺序 在整个安装过程中，要求整个热系统对中良好，同心度高，需 要严格对中： ① 坩埚轴与加热器的对中。将 托杆稳定的装在下轴上，将 下轴转动，目测是否偏摆。 然后将钢板尺平放在坩埚轴 上，观察两者之间的间隙， 间隙是否保持不变，加热器 圆心是否对中。接着装托盘 ，托盘的中心也要跟加热器 对中。
内容
1.热场结构
热场的结构示意图；各部件介绍
2.热场的安装和煅烧
热场的安装；热场水平与中心调整；热场的煅烧
3.热场的温度梯度
热场的概念；温度梯度的概念； 静态热场的温度分布；动平衡态热场的分布 晶体生长的温度梯度：径向温度梯度与纵向温度梯度
一、热场结构
热场的优劣对单晶硅的质量有很大影响。合适的热场 ，能够生长出高质量的单晶。不好的热场容易使单晶 变成多晶，或者根本无法引晶。有的热场虽然能够生 长单晶，但质量较差，有位错和其它结构缺陷。因此 ，找到较好的热场条件，配置最佳的热场，是非常重 要的直拉单晶工艺技术。
二、热场的安装与煅烧
(4)煅烧 新的热场需要在真空下煅烧，煅烧时间约10小时 左右，煅烧3～5次，方能投入使用。使用后，每 拉晶4～8炉后也要煅烧一次。 煅烧功率，不同的热场不一样，一般要比引晶温 度高，CZ1#炉子煅烧最高功率一般在110KW。
三、热场的温度梯度
(1)热场的概念
热场也称温度场。热系统内的温度分布状态叫热场。 煅烧时，热系统内的温度分布相对稳定，称为静态 热场。在单晶生长过程中，热场是会发生变化，称 为动态热场。
石墨坩埚、坩埚托杆和坩埚托盘
坩埚托杆、坩埚托盘共同构成了 石墨坩埚的支撑体，要求和下轴 结合牢固，对中性良好，在下轴 转动时，托杆及托盘的偏摆度 ≤0.5mm。
支撑体的高度是可以调节的，这 样可以保证熔料时，坩埚有合适 的低埚位，而拉晶时，有足够的 埚跟随动行程。
保温罩
保温罩分为上保温罩、中保 温罩和下保温罩。
右上图是压环，右下图为安 装后的效果图。
二、热场的安装与煅烧
(1)安装前
安装热场前，尤其是新热场，应仔细擦拭干净，去除 表面浮尘土，检查部件的质量，整个炉室在进行安装 热场前也必须擦拭完毕。
(2)安装
安装顺序一般是由下而上，由内到外。
石墨电极安装时，左右对齐，处在同一水平面上，不 可倾斜，同时要和托杆对中。
保温罩是由一个保温筒外面 包裹石墨碳毡而成。石墨碳 毡的包裹层数视情况而定。
下保温罩组成了底部的保温 系统，它的作用是加强埚底 保温，提高埚底温度，减少 热量损失。
保温罩
中、上保温罩的作用也是为了减 少热量的损失。只不过保温罩外 面的石墨碳毡的层数不一样，这 样使得温度梯度不一样。
排气的方式有上排气和下排气。 CZ1#厂房现在使用的比较多的是 上排气。这样，上保温罩上面就 存在几个排气孔，这些排气孔保 证在高温下蒸发的气体的排出。
二、热场的安装与煅烧
②加热器与石墨坩埚的对中 ：转动托碗，调整埚位， 让石墨坩埚与加热器口水 平（此时的埚位成为平口 埚位），再稍许移动加热 器电极，与托碗对中，这 时石墨坩埚和加热器口之 间的间隙四周都一致。
二、热场的安装与煅烧
③保温罩和加热器对中：调整保温罩位置，做到保 温罩内壁与加热器外壁之间四周间隙一致。注意 可径向移动，不得转动，否则测温孔就对不准了 。 ④保温盖和加热器对中：升起托杆，让三瓣锅其与 保温盖水平，调整保温盖的位置，使得四周间隙 一致。 此外: ⑤下保温罩和电极之间的间隙前后一致，切不可大 意造成短路打火。 ⑥测温孔对一致。
石墨电极
石墨电极的作用，一是平稳的
固定加热器，二是通过它对加
电
热器输送电流，因此要求电极
极
厚重，结实耐用，它与金属电
图
极和加热器的接触面要光滑、
平稳，保证接触良好，通电时
不打火。石墨电极也是有高纯 石墨加工而成。
石
右上图为石墨电极示意图、右
墨
下图为连接石墨电极和加热器