单晶硅

1、概述

单晶硅广泛应用于半导体、太阳能电池，以及集成电路、分立元件等各个领域。多晶硅是单晶硅的生产原料，单晶硅的纯度比多晶硅高很多。单晶硅的纯度一般为99.99999%，甚至可以达到9N或12N以上。目前国内外多采用直拉方法获取单晶硅。

　　直拉单晶炉由机械部分和电气部分组成。机械部分包括水冷系统、氩气系统、真空系统、炉体、热系统、液压系统。电气部分包含速度控制单元、加热控制单元、加热温度控制及三相全桥功率部件、等径生长控制器、水温巡检及状态报警、继电器控制单元。(引用了教材文献。)

　　直拉单晶炉的热系统是用于融化单晶硅料，并保持一定温度下单晶硅生长的整个系统。

加热器是热系统中的重要部件，是直接的发热体，温度最高可达1600℃。石墨坩埚用来盛装石英坩埚，单晶硅装在石英坩埚里。

红外测温仪测量石墨坩埚的表面温度和单晶硅液面的温度，与等径控制器温度控制器的信号叠加后，反馈给温度控制系统。

2、单晶硅红外温度测量

硅材料是比较难测的物体，硅辐射的温度与发射率的对应关系如上图。硅的发射率再某个特定区域内是不变的。需要红外测温仪采用特殊的窄带滤色片来减小发射率变化的影响。

(1)单晶硅液面温度测量

采用短波长双色测温仪来测量单晶硅液面的温度。推荐产品：STRONG-SR-7018(链接STRONG系列双色红外测温仪)，温度分辨率为0.1℃，温度分辨率为0.1℃，温度场内的微小变化都能快速响应，并具有极高的温度稳定性。

采用比色测温的方法，可以避免硅料直径变化的影响。视窗的污染，也不会影响测温的准确性。并有脏镜头检测功能，镜头太脏时会提前发出信号，保证系统可靠工作。

STRONG-SR-7018产品特点如下：

测温精度可达0.5%,重复精度为2℃，温度分辨率达0.1℃(16bit)

响应时间10ms～99.99s可调

采用可调焦镜头，测量距离0.35m至无穷远

对探测器采用PID恒温控制，消除环境温度对测量的影响

可视目镜，清晰显示被测目标的位置及大小

兼具双色和单色测温功能

双色模式下，有镜头脏检测功能

采用工业级OLED屏为显示界面，人机界面友好

软硬件等抗干扰设计提高系统稳定性，可抗2500VDC脉冲群干扰

在单晶硅的提炼纯度要求较高时，会在单晶炉周围放置线圈，保证磁场的稳定性。或者使用场合有防爆要求时，在测量液面的区域，推荐使用光纤式双色红外测温仪。推荐产品：SMART-FSR-7018(链接SMART系列光纤式双色测温仪)。采用可调焦镜头和红色激光光源瞄准，温度分辨率为0.1℃，具有极高的温度稳定性。采用比色测温的方法，可以避免硅料直径变化的影响。视窗的污染，也不会影响测温的准确性。并有脏镜头检测功能，镜头太脏时会提前发出信号，保证系统可靠工作。

(2)石墨坩埚温度的检测

采用短波长单色测温仪来测量石墨坩埚的温度。推荐产品：STRONG-S-7022(链接STRONG系列单色红外测温仪)或者经济款产品MARS-S-6020(链接MARS系列单色红外测温仪)。

两款产品采用1：1绿色光源对准目标，并采用可调焦镜头(不受安装距离远近的限制)，温度分辨率为0.1℃，具有极高的温度稳定性。

在单晶硅的提炼纯度要求较高时，会在单晶炉周围放置线圈，保证磁场的稳定性。或者使用场合有防爆要求时，在石墨坩埚的区域推荐使用光纤式单色红外测温仪。推荐产品：SMART-FS-7022(链接SMART系列光纤式单色测温仪)。采用可调焦镜头和激光光源瞄准，温度分辨率为0.1℃，具有极高的温度稳定性。

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