Устройство для поддержания и регулирования температуры в индукционных ростовых установках

Устройство для поддержания и регулирования температуры в индукционных ростовых установках

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике высокочастотного нагрева, в частности к устройствам для поддержания температуры в установках для выращивания кристаллов, и позволяет повысить точность поддержания и регулирования температуры Б ростоных индукционных установках. Устройство состоит из последовательно соединенных датчика входного сигнала, блока усиления, блока сравнения входного сигнала с сигналом задатчика с параллельно соединенгым с ним блоком задатчика, блока усиления разностного сигнала, блока управления высокочастотным преобразователем, высокочастотного преобразователя и индуктора. Новизна изобретения заключается в том, что в качестве датчика входного сигнала используется металлический цилиндр с закрепленным на его поверхности с горячим спаем регулирующей термопары. Цилиндр отстоит от индуктора на определенном расстоянии и его температура изменяется по тому же закону, что и температура тигля. Температуру на- 2 грева цилиндра можно изменять, прибли жая его к индуктору или удаляя от него, благодаря чему можно для управления высокотемпературными процессами использовать низкотемпературные высокостабильные термопары. 2 ил. ИЙ1| 4 ГчЭ СП

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) С 30 В 15/20

111 PONfК4-, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21 ) 4146764/31-26 (22) 17.11.86 (46) 07.12.88. Бюл. У 45 (71) Опытно-производственное предприятие по изготовлению уникальных физических приборов и оборудования Научно-технического объединения АН СССР (72) В.Н.Матросов, А.И.Старцев, А.И.Алимпиев и Т.А.Матросова (53) 66.912-52(088.8). (56) Высокоточный регулятор температуры ВРТ-2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации Вильнюс, 1979.

Установка индукционная "Кристалл603" ЗНУ.269.020 РЭ. Руководство по эксплуатации. Таганрогский завод электротермического оборудования, )985. (54) УСТРОЙСТВО ДНЯ ПОДДЕРЖАНИЯ И

РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ИНДУКЦИОННЫХ РОСТОВЫХ УСТАНОВКАХ (57) Изобретение относится к технике высокочастотного нагрева, в частности к устройствам для поддержания температуры в установках для выращивания кристаллов, и позволяет повысить точ„„SU 14425 6 А1 ность поддержания и регулирования температуры в ростовых индукционных установках. Устройство состоит из последовательно соединенных датчика входного сигнала, блока усиления, блока сравнения входного сигнала с сигналом задатчика с параллельно соединенным с ним блоком задатчика, блока усиления разностного сигнала, блока управления высокочастотным преобразователем, высокочастотного преобразователя и индуктора. Новизна изобретения заключается в том, что в качестве датчика входного сигнала используется металлический цилиндр 2 с закрепленным на его поверхности у горячим спаем регулирующей термопары.

Цилиндр отстоит от индуктора на опре- ЦГД деленном расстоянии и его температу- (" ра изменяется по тому же закону, что и температура тигля. Температуру на- Я грева цилиндра можно изменять, приближая его к индуктору или удаляя от него, благодаря чему можно для управ- ления высокотемпературными процесса- „@, ми использовать низкотемпературные р высокостабильные термопары. 2 ил.

1442566

Изобретение относится к технике высокочастотного нагрева, в частности к устройству для поддержания и регулирования температуры в установках дпя выращивания кристаллов.

Целью изобретения является повышение точности поддержания и регулиро" вания температуры B ростовых индукционных установках. 10

На фиг.! представлена камера ростовой установки, общий вид; на фиг.2— блок-схема устройства для поддержания и регулирования температуры. 15

Устройство для поддержания и регулирования температуры в индукционных ростовых установках содержит шток 1 вытягивания, камеру 2 установки, индуктор 3„ затравку 4, кристалл 5, ти- 20 гель 6, керамическую подставку 7, пьедестал 8, термопару 9, керамический стакан 10 теплоизолирующий порошок 11, цилиндр 12, опору 13, датчик 14 входного сигнала, блок 15 уси- 25 ленин, блок 16 сравнения, блок 17 задатчика, блок 18 усиления разности сигналов, блок 19 управления высокочастотным преобразователем, высокочастотный преобразователь 20, ин- 30 дуктор 21.

Устройство работает следующим образом.

Датчик входного сигнала состоит из термопары 9, помещенной в керамический стакан 10 и утепленной диэлектрическим порошком 11. Горячий спай термопары закреплен (припаян или зачеканен) на поверхности металлического цилиндра 12. Керамический стакан 40

10 установлен на опоре 13, которая может перемещаться в горизонтальном направлении относительно индуктора 3 . с целью изменения расстояния А.Сигнал от темопары-датчика 14 входного сигнала поступает на соединенный последовательно блок 15 усиления и подается на блок 16 сравнения, где сравнивается с сигналом задания блока 17 задатчика, подсоединенного параллельно. Цилиндр 12 может быть выполнен из любого металла, воспринимающего электромагнитное поле, выдерживающего рабочую температуру цилиндра и атмосферу, в которой проводится процесс выращивания кристаллов (молибден, британ, никель и т.д.). Оптимальные размеры цилиндра 12: диаметр 2040 мм, высота .40-60 им, толщина стенки 0,3-1,0 мм, обеспечивают необходимую для регулирования ЭДС термопары 9.

Керамический стакан 10 может быть выполнен из А1 0> MgO, SiOq и других материалов, выдерживающих рабочие температуры цилиндра 12. Размеры стакана 10 должны быть таковы, чтобы между стенками цилиндра и стакана 10 образовался зазор 5-10 мм.

В качестве теплоизолирующего порошка 11 может быть использован любой теплоизолирующий порошок, выдерживающий рабочую температуру цилиндра 12

600-1000 С.

В качестве термопары может применяться любая термопара, работающая стабильно при рабочих температурах цилиндра 12 и длительно выдерживающая атмосферу ростовой камеры, например платино-родий-платиновая ПП-l, которая приваривается к цилиндру.

Подставка может быть выполнена из металла или диэлектрического мате.риала и имеет возможность горизонтального перемещения относительно индуктора для изменения расстояния А (фиг.l) между продольной осью кера мического стакана 10 и продольной

Ъ осью индуктора 3, которое выбирается с таким расчетом, чтобы при температуре плавления выращиваемого соединения температура цилиндра 12 равнялась

600- 1000 С. Ниже 600 С сигнал термо» пары 9 может быть недостаточным для стабильной работы системы регулироР, вания температуры. Выше 1000 С температура нежелательна, так как может привести к значительным нагрузкам на термопаре 9 и снизить ее срок службы.

Экспериментально установлено, что при расстоянии А (К+г)+5 мм, где R— радиус индикатора; г — радиус керамического стакана, могут возникать электрические пробои между индуктором

3 и цилиндром 12 с отключением установки. При расстоянии A>{R+r)+30 мм ослабевает напряженность электромагнитного поля, увеличивается инерционность системы регулирования, ухудшается точность поддержания и регулирова" ния температуры, кристаллы растут более дефектными.

Термопара 9 подключена к схеме регулирования и поддержания температуры ростовой установки. В тигле 6 растет кристалл 5. Тигель 6 нагревает14425 ся за счет электромагнитного поля индуктора 3, этим же полем нагревается и цилиндр 12 устройства, в результате чего на термопаре возникает ЗДС

5 которая подается в схему регулирования и сравнивается с сигналом задания. Если эти сигналы равны, система поддерживает параметры высокочастотного преобразователя заданными. Если 10 в питающей электрической системе происходит снижение напряжения, уменьшаются параметры преобразователя, уменьшается температура на тигле 6 и цилиндре 12, так как они связаны одним 15 электромагнитным полем индуктора 3.

ЭДС термопары 9 уменьшается и становится меньше заданной. В системе регулирования появляется сигнал рассогласования, равный разности сигнала за- 20 дания и сигнала термопары, который поступает на блок управления преобразователя и изменяет параметры его так, что на тигле 6 и цилиндре 12 установится заданная температура, ко- 25 торую схема регулирования поддержива-, ет до очередного возмущения системы.

Если происходит повышение напряжения питающей сети, что вызовет повышение температуры тигля 6 и цилиндра 12, ЗО

66

4 то устройство понижает температуру до заданной.

Формула изобретения

Устройство для поддержания и регулирования температуры в индукционных ростовых установках, состоящее из последовательно соединенных датчика входного сигнала, блока усиления, блока сравнения сигнала с сигналом задания с параллельно подсоединенным к нему блоком задатчика, блока усиления разностного сигнала, блока управления высокочастотным преобразователем, высокочастотного преобразователя и индуктора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности поддержания и регулирования температуры, датчик входного сигнала выполнен в виде металлического цилиндра с закрепленным на его поверхности горячим спаем регулирующей термопары, причем цилиндр помещен в керамический стакан, заполненный порошком из высо" котемпературного диэлектрического материала, и расположен яа.„-расстояHHH от оси индуктора так, что его продольная ось параллельна касательной к виткам индуктора.

1442566

Составитель В.Федоров

Техред Л.Олийнык Корректор М.Шароши

Редактор Н.Гунько

Заказ 6356/24 Тираж 365 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4