Способ автоматического регулирования процесса выращивания монокристаллов из расплава Советский патент 1961 года по МПК C30B15/22 G01D5/24 

Известно, что выращивание монокристаллов из расплава производится при стабилизации теплового режима электрической печи в зоне роста монокристаллов с помощью автоматических мостов и потенциометров либо с помощью феррорезонансных и электрических стабилизаторов. Одиако такой способ стабилизации теплового режима обеспечивает стабилизацию температуры только на обмотке печи и не учитывает влияния окружающей температуры я изменения условий теплопередачи по мере роста мопокристаллов (увеличения объема) на тепловой режим в зоне кристаллизации. Известный способ автоматического регулирования процесса выращивания монокристаллов из расплава изменением положения границы -расплав-кристалл, с использованием эффекта изменения характера поглощения излучения радиоизотопа при изменении положения границы раздела двух сред, является сложным.

Предлагаемый способ автоматического регулирования не имеет указанных недостатков, достаточно прост, надежен и обеспечивает более благоприятные условия для выращивания мопокристаллов. В этих целях автоматическое регулирование производят стабилизацией скорости кристаллизации, контролируемой по положению границы раздела жидкой и твердой фаз с помощью емкостного датчика, влияющего на частоту двухтактного генератора, непрерывно сравниваемую с частотой задатчика; управляющий сигнал промежуточной частоты, снимаемый со смесительного каскада, известным образом связан с устройством для изменения температурного режима кристаллизации.

На чертеже изображена блок-схема регулятора, применяемого для осуществления способа.

Изменение скорости роста монокристалла измеряется с помощью датчика Д, представляющего собой .конденсатор, образованный из

двух полуцилиндрических обкладок, между которыми опускается кварцевая или стеклянная ампула. Перемещение границы расплавкристалл, находящейся посередине конденсатора, вызывает изменение суммарной емкости его вследствие перераспределения диэлектриков с разными диэлектрическими постоянными (s кр ® распл.). Величина емкости конденсатора влияет на резонансную частоту двухтактного генератора, обозначенного в виде преобразователя Ярь Напряжение частоты с преобразователя Пр и напряжение частоты задатчика 3 подаются на смесительный каскад (преобразователь npz), с которого снимается напряжение промежуточной частоты. Это напряжение усиливается двухкаскадным усилителем УПЧ промежуточной частоты и затем подается «а фазовый дискриминатор Яр. Второй каскад усилителя промежуточной частоты работает в режиме ограничения, что устраняет погрещность, вызываемую амплитудной модуляцией напряжения промежуточной частоты. Постоянное напряжение с дискриминатора Прз, усиленное параллельно-балансным каскадом усилителя У постоянного тока, подается на управляемый выпрямитель УВ, в токовой цепи которого включена обмотка магнитного усилителя МУ, выполняющего функцию исполнительного механизма и системы регулирования. Обмотки переменного тока магнитного усилителя МУ включены последовательно с нагревательным элементом электрической печи Я, в которой производится выращивание монокристалла. Поэтому любое отклонение скорости роста монокристалла от заданной вызывает изменение теплового режима печи, восстанавливай первоначальное значение скорости роста.

Предмет изобретения

Способ автоматического регулирования процесса выращивания монокристаллов из расплава, отличающийся тем, что автоматическое регулирование производят стабилизацией скорости кристаллизации контролируемой по положению границы раздела жидкой и твердой фаз с помощью емкостного датчика, влияющего на частоту двухтактного генератора, непрерывно сравниваемую с частотой задатчика, причем управляющий сигнал промежуточной частоты, снимаемый со смесительного каскада, известным образом связан с устройством для изменения температурного режима кристаллизации.