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7、启动方式
为了使硅芯发热,采取的方法是给硅芯通入电流,就如同电阻丝一样,通过控制电流的大小来控制其温度。
硅芯本身是高纯半导体,具有电阻率随着温度升高而降低的特性,常温下几乎不导电,需要很高电压才能将其“击穿”导电(所谓“击穿”,是指硅芯在几千伏高电压下,会有微小电流流过硅芯,使其发热逐渐转变为导体的过程)。当硅芯温度升高到约 700℃时,已经可以很好地导电了。据此,通常采用两种方法给硅芯通入电流即启动还原炉。
①高压击穿:在较低温度下,给硅芯两端加上4500伏以上的高压(电压越高则对还原炉的绝缘要求越高),将硅芯击穿成为导体通入电流。高压启动的特点是启动时间短,有利于降低多晶硅的生产周期,另外就是对硅芯的电阻要求不是很高。一般而言,只要生产协调好,对于年产3000t多晶硅的企业只需要一套高压启动系统就可以满足企业的生产要求。因此,目前高压启动已逐渐成为多晶硅生产的主流启动方式。
②预热启动:又称为低压启动,根据硅芯电阻率随温度升高而降低的规律,对硅芯进行预热升温,其温度到达一定程度后,电阻率大幅度下降,此时加上较低的电压便可给硅芯通入电流。目前常用预热方法电阻加热,即在还原炉启动前将电阻加热器安装在还原炉顶部,然后通电加热,使炉内硅芯温度升高至300℃以上,即可通电将硅芯击穿。硅芯全部击穿后,再将加热器拆除吊出,然后再将还原炉顶端密封,再进行置换,然后进料。以12对棒为例,整个击穿时间在2小时左右。
8、绝缘
对于还原生产而言,还原炉绝缘越高越好,可以保证生产能够长时间的平稳运行。绝缘过低,将会导致还原炉接地跳停,从而中断生产。所以在还原开始生产前,一定要保持炉内洁净,尤其是底盘、石墨卡件、喷嘴、进料和进气管线等部件不能有异物。在生产过程中要求控制平稳,要避免硅棒掉渣、掉片等现象发生。当然,一般出现硅棒掉渣、掉片都在生产后期,相对而言对还原的生产影响不大。
9、炉筒光洁度
对于还原生产而言,炉筒的光洁度对生产影响非常大,这不仅体现在降低电耗上面,而且还会影响生产控制。炉筒光洁度越高,越有利于还原炉内的温场平稳。多晶硅生产过程控制其实很大程度上就是炉内温场控制,温场越平稳,生产越平稳。炉筒光洁度越低,炉内被炉筒夹套水带走的热量就越多,这样就相对于是用电来加热水,因此电耗就会越高。另外,炉筒光洁度降低到一定程度会对还原炉启动有非常大的影响,这一点在使用低压启动方式的生产中表现特别明显,主要体现在硅芯无法击穿,倒芯等方面。这主要原因是低压启动的基础就是对硅芯进行加热到300℃以上,然后依靠低压击穿,而炉筒光洁度不高,加热器产生的许多热量被夹套水带走,硅芯温度很难达到或刚接近需求温度,这时击穿就比较困难。由于多次或是长时间对硅芯进行击穿,硅芯就会变脆,尤其是硅芯与石墨卡瓣杰出的位置,这样的话就会容易出现尚未进料或是刚刚进料就倒芯的现象。
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