Устройство автоматического управления процессом выращивания монокристаллов Советский патент 1989 года по МПК C30B15/00 C30B15/20 

Изобретение относится к устройствам для автоматического управления различными процессами выращивания монокристаллов, преимущественно к устройствам для автоматического управления процессами выращивания монокристаллов из расплава и направленной кристаллизации, в орнове которых лежит требование максимально точного и воспроизводимого поддержания заданного температурного режима процесса, начиная с выведения исходной загрузки на заданный температурный режим выращивания.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

На чертеже приведена блок-схема устройства автоматического управле- ния процессом выращивания монокристаллов.

Устройство содержит датчик 1 температуры, контейнер 2 с кристаллизуемой загрузкой 3, калибратор с ре- перным материалом 5, сумматоры 6 и 7, дифференциатор 8, первый задатчик 9 эталонного сигнала, компаратор 10, второй задатчик 11 эталонного сигнала, элемент ИЛИ 12, элемент И 13, . элементы 14 и 15 задержки, мультиплексор 1б, ключи 17 и 18, блоки 19 и 20 программирования задания, мультиплексор 21, .регулятор 22 температуры, сумматор 23, блок 24 управления нагревом и нагреватель 25.

Устройство работает следующим образом.

При разогреве контейнера 2 с кристаллизуемой загрузкой 3 и реперного материала 5 в калибраторе 4 показания датчика 1 температуры контейнера 2 постепенно изменяются. При эТом в период времени, пока температура разогрева ниже температуры фазового перехода реперного материала 5, сигнал на выходе дифференциатора 8 больше сигнала, установленного на задат- чике 11 эталонногЪ сигнала, выходной сигнал компаратора 10 соответствует (JO величине дискретному сигналу логического нуля, сигналы на дискретных входах мультиплексоров 1б и 21 также не превышают уровень логического нул поэтому сигналы на входе и выходе регулятора 22 температуры равны нулю

При достижении температуры фазового перехода реперного материала 5 показания датчика 1 температуры практически перестают изменяться. При этом сигнал на выходе дифференциатора 8 становится меньше сигнала задатчика 11 эталонного сигнала, сигнал на выходе компаратора 10 возрастает до уровня сигнала логической единицы и, если сигнал на выходе компаратора 10 поддерживается на этом уровне в течение времени,большего, чем установленное время элемента 14 задержки, которое выбирается равным примерно 90% времени фазового перехода реперного материала Ь, то сигнал логической единицы на выходе элемента 14 задержки с помощью элемента ИЛИ 12 замораживается и при поступлении сигнала логической единицы с выхода второго элемента 15 задержки на выход мультиплексора 1б проходит сигнал с выхода сумматора 6, который формируется путем сравнения сигнала с задат .чика 9 эталонного сигнала и сигнала датчика 1 температуры в период фиксации фазового перехода реперного материала 5. Сигнал с выхода мультиплек- стора 16 попадает на его первый аналоговый вход и замораживается.

После окончания фазового перехода показания датчика 1 температуры внов начинают изменяться, поэтому сигнал

на выходе компаратора 10 вновь падает до уровня логического нуля. .При этом появляется сигнал логической единицы на выходе элемента И 13,. который через ключ 18 останавливает работу блока 19 программирования задания, одновременно через ключ 17 включая блок 19 программирования задания. Кроме того, сигнал с выхода элемента И 13 обеспечивает пропускание через мультиплексор 21 на вход регулятора 22 сигнала с выхода сумматора 7, представляющего собой алгебраическую сумму сигналов с блока 20 программирования задания, текущего значения температуры с датчика 1 и поправки к заданию на дрейф его статической характеристики с выхода мультиплексора 16. Сигнал с выхода регулятора 22 температуры через сумматор 23 проходит на вход блока 24 управления нагревом, который воздействует на нагреватель 24 управления нагревом, который воздействует на нагреватель 25. При прекращениях изменений показаний датчика 1 температуры, которые по времени меньше выбранного времени элемента 14 задер515

жки, сигнал на выходе последнего не заморозится и ложного срабатывания устройства не произойдет.

Формула изобретения Устройство автоматического управления процессом выращивания монокрис таллов, содержащее датчик температуры, регулятор температуры, блок про- граммирования задания и блок управления нагревом, отличающее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, дополнительно введены калибра- тор на основе реперного материала с фиксированной температурой фазового перехода, снабженный гнездом для размещения датчика температуры, второй блок программирования задания, первый, второй и третий сумматоры, дифференциатор, первый и второй за- датчики эталонного сигнала, компаратор, элемент И, элемент ИЛИ, первый и второй элементы задержки, первый и второй ключи, первый и второй мультиплексоры, причем вход дифференциатора, первый вход первого сумматора и первый вход второго сумматора соединены с датчиком температуры, вто- рой вход первого сумматора связан с выходом первого задатчика эталонного сигнала, а выход первого сумматора подсоединен к второму аналоговому

16

входу первого мультиплексора, первый и второй входы компаратора подключены соответственно к выходу дифференциатора и второго задатчика эталонного сигнала, выход компаратора связан с первым входом элемента ИЛИ и вторым входом элемента И, первый вход которого и второй вход элемента ИЛИ соединены с выходом первого элемента задержки, входом второго элемента задержки и вторым дискретным входом первого мультиплексора, а выход элемента И подсоединен к дискретному входу второго мультиплексора, а также через первый ключ и первый блок программирования задания подключен к третьему входу второго сумматора и через второй ключ и второй блок программирования задания связан с вторым входом третьего сумматора, выход элемента ИЛИ соединен с входом первого элемента задержки, выход второго элемента задержки подсоединен к первому дискретному входу первого мультиплексора , выход которого подключен к первому аналоговому входу первого мультиплексора и второму входу второго сумматора, выход последнего через второй мультиплексор и регулятор температуры связан с первым входом третьего сумматора, а выход третьего сумматора через блок управления нагревом соединен с нагревателем.

Изобретение относится к устройствам автоматического управления процессами выращивания монокристаллов из расплава. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. Устройство автоматического управления процессом выращивания монокристаллов содержит датчик 1 температуры, контейнер 2 с кристаллизуемой загрузкой 3, калибратор 4 с реперным материалом 5, первый сумматор 6, второй сумматор 7, дифференциатор 8, первый задатчик 9 эталонного сигнала, компаратор 10, второй задатчик 11 эталонного сигнала, элемент ИЛИ 12, элемент И 13 первый элемент 14 задержки, второй элемент 15 задержки, первый мультиплексор 16, первый ключ 17, второй ключ 18, первый блок 19 программирования задания, второй блок 20 программирования задания, второй мультиплексор 21, регулятор 22 температуры, третий сумматор 23, блок 24 управления нагревом и нагреватель 25. 1 ил.