發(fā)布時(shí)間：2024-04-12 01:28

　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展,越來越多的半導(dǎo)體材料引起眾多研究者的關(guān)注,因此半導(dǎo)體材料特別是相對(duì)應(yīng)高質(zhì)量單晶體的制備成為了研究重點(diǎn)。影響單晶體質(zhì)量的因素有許多,包括熱場(chǎng)條件、加熱工藝以及時(shí)間的控制,其中能否匹配合適的熱場(chǎng)條件對(duì)于單晶生長(zhǎng)過程是至關(guān)重要的。目前,許多學(xué)者致力于單晶爐熱場(chǎng)的研究,不論單晶的生長(zhǎng)方法是區(qū)熔法還是直拉法,熱系統(tǒng)的研究都是必不可少的。其中,單晶爐溫度的控制存在很多實(shí)質(zhì)問題,主要問題是難以達(dá)到滿足晶體生長(zhǎng)的足夠大的溫度梯度。所以本文主要研究目的是:通過自制的雙驅(qū)感應(yīng)加熱裝置,調(diào)節(jié)感應(yīng)加熱電流、頻率、線圈高度比例等參數(shù)來有效地完成溫度場(chǎng)的合理控制。本文以單晶爐為研究背景,結(jié)合電磁感應(yīng)加熱的理論基礎(chǔ),通過有限元軟件ANSYS與ELTA對(duì)石墨套筒感應(yīng)加熱過程進(jìn)行模擬分析計(jì)算。ELTA是一個(gè)獨(dú)特的程序,有著廣泛的應(yīng)用,包括感應(yīng)加熱工藝和設(shè)備的設(shè)計(jì)、感應(yīng)加熱線圈與電源的匹配等。提供了感應(yīng)加熱過程中電磁場(chǎng)與熱場(chǎng)的快速與合理的精確模擬。首先用ELTA軟件計(jì)算不同石墨套筒外徑及線圈匝數(shù)下的電壓值。通過與實(shí)驗(yàn)室電源柜的具體參數(shù)比較,來確定滿足電源柜參數(shù)要求的石墨套筒外徑與上下線圈匝數(shù);接著利用...

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.1鄰近效應(yīng)示意圖

率和導(dǎo)體間的距離，鄰近效應(yīng)的強(qiáng)弱與電流頻率的變化趨勢(shì)一致，與距離的變化趨勢(shì)正好相反。電流密度的不均勻分布與自身的磁場(chǎng)和所有臨近導(dǎo)體磁場(chǎng)的總作用有關(guān)。鄰近效應(yīng)的示意圖如圖2.1所示：圖中A、B代表兩個(gè)通電導(dǎo)體，當(dāng)兩導(dǎo)體通入大小相等，方向相同的交流電時(shí)，兩導(dǎo)體周圍將會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)并....

圖2.2圓環(huán)效應(yīng)

②圓環(huán)效應(yīng)當(dāng)給環(huán)狀線圈或螺線管通入交變電流時(shí)，線圈內(nèi)側(cè)表面位置電流密度最大的現(xiàn)象稱為圓環(huán)效應(yīng)。如圖2.2所示。圓環(huán)效應(yīng)的發(fā)生通俗的理解為：兩個(gè)半圓環(huán)形的導(dǎo)線，其中線的一端連接在一起，在線的另一端另通入大小相等、方向相反的交變電流所導(dǎo)致的一種現(xiàn)象[39]。圖2.2圓環(huán)效應(yīng)

圖2.3矩形截面與圓環(huán)截面的圓環(huán)效應(yīng)

要將感應(yīng)線圈中的熱量及時(shí)散出。因此，生產(chǎn)上通常選擇可以通冷卻水的銅管作為電磁線圈，不僅能進(jìn)行高效的降溫，還可以提高生產(chǎn)效率。在銅管規(guī)格的選擇上，則需要比較由于圓環(huán)效應(yīng)所引起的電流分布。根據(jù)圖2.3所示：矩形銅管的電流區(qū)更大，因此通常選擇矩形銅管來制作感應(yīng)加熱線圈從而提高加熱效率....

圖3.1定義材料屬性圖

本模擬采用圓柱形加熱器。同時(shí)需要定義材料屬性，必須根據(jù)工件材料來定義相應(yīng)的屬性（包括電阻率、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱及密度的定義），所有這些性質(zhì)都是與溫度相關(guān)的。如圖3.1所示：本文模擬過程材料的性能設(shè)為定值，不隨溫度變化。圖3.1定義材料屬性圖

本文編號(hào)：3951450