專利名稱：用于鍺單晶生長(zhǎng)過(guò)程中的高精度溫度控制方法及控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體電子專用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于鍺單晶生長(zhǎng)過(guò) 程中的高精度溫度控制方法，本發(fā)明還涉及實(shí)現(xiàn)該溫度控制方法所用的溫度 控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于受熱場(chǎng)、熔料量以及坩堝內(nèi)的溫度等因素影響，所以，在晶體生長(zhǎng) 過(guò)程中，為了生長(zhǎng)出高質(zhì)量的晶體，按照工藝要求，對(duì)溫度和提拉速度均有 調(diào)整。溫度變化趨勢(shì)是先降溫后升溫，降溫過(guò)程主要完成引晶、放肩直到要 求的直徑，而提拉速度僅是一個(gè)下降的過(guò)程。提拉速度下降，是因?yàn)榫w生 長(zhǎng)到后期，坩堝位置升高，液面位置保持不變，導(dǎo)致坩堝離加熱中心位置越 來(lái)越遠(yuǎn)，而坩堝內(nèi)剩的料是越來(lái)越少，保溫效果會(huì)減弱，這樣就導(dǎo)致液面結(jié) 晶處溫度大幅降低，這時(shí)，盡管液面很平，橫向溫度梯度變化也不大，但縱 向溫度梯度卻越來(lái)越小，而晶體生長(zhǎng)的要求恰恰是橫向溫度梯度越小越好， 縱向梯度越大越好。為了保證晶體的均勻性和晶格排列的正確性，也不能驟 然提高拉速，這時(shí)，需要一個(gè)溫度補(bǔ)償，用溫度補(bǔ)償升高溫度保持有合適的 晶體生長(zhǎng)結(jié)晶溫度，即依靠適當(dāng)?shù)慕档吞崂俣群蜕邷囟葍煞矫鎭?lái)保證均 勻一致的晶格排列，保證晶體的等直徑要求。當(dāng)然，降低拉速是一個(gè)非常緩 慢且幅度非常小的過(guò)程，如果拉速波動(dòng)太大，就會(huì)導(dǎo)致單晶晶格錯(cuò)位，重則 使晶體變晶，形成多晶。
綜上所述，晶格整齊，排列均勻的晶體依靠穩(wěn)定均勻的拉速，而穩(wěn)定均
勻的拉速則是依靠結(jié)構(gòu)合理的熱場(chǎng)以及高精度、且穩(wěn)定的溫度控制效果來(lái)保 證的，因此，溫度控制系統(tǒng)在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中起著舉足輕重、至關(guān)重要的作 用。目前在制備過(guò)程中，對(duì)于溫度控制是通過(guò)晶體生長(zhǎng)控制器和溫度控制器 之間直接通訊的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即按照晶體生長(zhǎng)的要求，由晶體生長(zhǎng)控制器 直接發(fā)送溫度的目標(biāo)值給溫度控制器，該目標(biāo)值一旦被修改，溫度控制器就 會(huì)根據(jù)實(shí)際的溫度反饋信號(hào)值與新的溫度目標(biāo)設(shè)定值的偏差不斷調(diào)整加熱 器的加熱功率，進(jìn)而達(dá)到按照要求調(diào)整加熱爐內(nèi)溫度的目的，這樣，晶體生 長(zhǎng)控制器和溫度控制器之間就要求進(jìn)行通訊，除增加了硬件成本外，還要保 證二者之間的通訊一定要暢通，否則，通訊出錯(cuò)，溫度目標(biāo)設(shè)定值就不會(huì)按 照晶體生長(zhǎng)要求改變，溫度補(bǔ)償跟不上，就會(huì)出現(xiàn)晶體變形、質(zhì)量下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于鍺單晶生長(zhǎng)過(guò)程中的高精度溫度控 制方法，克服現(xiàn)有技術(shù)在設(shè)備之間通訊可靠性不足的問(wèn)題，能夠精確實(shí)現(xiàn)調(diào) 整加熱爐內(nèi)實(shí)際溫度的目的。
本發(fā)明的另一目的是提供一種實(shí)現(xiàn)上述溫度控制方法所用的控制系統(tǒng)， 保證溫補(bǔ)信號(hào)穩(wěn)定、可靠的采集、處理，以及精確調(diào)整加熱爐內(nèi)實(shí)際溫度的 目的。
本發(fā)明所采用的一個(gè)技術(shù)方案是， 一種用于鍺單晶生長(zhǎng)過(guò)程中的高精度 溫度控制方法，該方法按照以下步驟實(shí)施采用一溫補(bǔ)信號(hào)模塊，由溫補(bǔ)信 號(hào)模塊給出一個(gè)溫補(bǔ)信號(hào)發(fā)送到晶體生長(zhǎng)控制器，由晶體生長(zhǎng)控制器對(duì)該溫
補(bǔ)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波，得到溫補(bǔ)原始信號(hào)；將溫補(bǔ)原始信號(hào)發(fā)送到溫補(bǔ)信號(hào) 處理電路進(jìn)行二次濾波以及隔離處理，得到處理后的溫補(bǔ)信號(hào)；再將該處理 后的溫補(bǔ)信號(hào)與紅外測(cè)溫傳感器測(cè)量的加熱爐內(nèi)的實(shí)際溫度值反向串聯(lián)進(jìn)
行疊加，得到疊加信號(hào)，將該疊加信號(hào)作為實(shí)際溫度反饋送給溫度控制器； 溫度控制器將疊加信號(hào)與溫度目標(biāo)設(shè)定值進(jìn)行比較，得到溫度差值，溫度控 制器再根據(jù)該溫度差值的大小進(jìn)行PID計(jì)算，如果溫度控制器的溫度目標(biāo)設(shè) 定值高于疊加信號(hào)，則溫度控制器根據(jù)PID計(jì)算結(jié)果加大加熱器的加熱功 率，使加熱爐內(nèi)的溫度升高；如果溫度控制器的溫度目標(biāo)設(shè)定值低于疊加信 號(hào)，則溫度控制器根據(jù)PID計(jì)算結(jié)果減小加熱器的加熱功率，使加熱爐內(nèi)的 溫度降低。
本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是， 一種前述溫度控制方法所采用的溫度 控制系統(tǒng)，包括晶體生長(zhǎng)控制器、溫度控制器、加熱器、紅外測(cè)溫傳感器、 溫補(bǔ)信號(hào)模塊、溫補(bǔ)信號(hào)處理電路；所述的溫補(bǔ)信號(hào)模塊，用于產(chǎn)生溫補(bǔ)信 號(hào)，并將溫補(bǔ)信號(hào)發(fā)送到晶體生長(zhǎng)控制器；晶體生長(zhǎng)控制器，用于進(jìn)行數(shù)字 濾波，得到溫補(bǔ)原始信號(hào)，該溫補(bǔ)原始信號(hào)發(fā)送到溫補(bǔ)信號(hào)處理電路；溫補(bǔ) 信號(hào)處理電路，用于進(jìn)行二次濾波以及隔離處理，得到處理后的溫補(bǔ)信號(hào)， 該處理后的溫補(bǔ)信號(hào)與紅外測(cè)溫傳感器測(cè)量的加熱爐內(nèi)的實(shí)際溫度值反向 串聯(lián)，進(jìn)行疊加，得到疊加信號(hào)，該疊加信號(hào)反饋給溫度控制器；溫度控制 器，用于對(duì)疊加信號(hào)與溫度目標(biāo)設(shè)定值進(jìn)行比較，得到溫度差值，溫度控制 器并根據(jù)該溫度差值進(jìn)行PID計(jì)算，控制加熱器加熱功率，加熱器用于調(diào)節(jié) 加熱爐內(nèi)的實(shí)際溫度。
本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了鍺單晶生長(zhǎng)過(guò)程中的高精度溫度控制，該方法依賴 的控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、且穩(wěn)定可靠，使加熱爐內(nèi)實(shí)際溫度滿足拉晶 工藝需要的溫度要求。


圖l是本發(fā)明方法的溫度控制原理框圖2是本發(fā)明方法的溫度補(bǔ)償信號(hào)與紅外測(cè)溫傳感器測(cè)量信號(hào)疊加框
圖3是本發(fā)明方法中使用的溫度補(bǔ)償信號(hào)處理電路示意圖。
圖中，l.晶體生長(zhǎng)控制器，2.溫度控制器，3.加熱器，4.加熱爐，5.紅外
測(cè)溫傳感器，6.溫補(bǔ)信號(hào)模塊，7.溫補(bǔ)信號(hào)處理電路。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 本發(fā)明的方法用于鍺單晶生長(zhǎng)過(guò)程中的高精度溫度控制，該方法按照以
下步驟實(shí)施
參照?qǐng)Dl、圖2，首先由溫補(bǔ)信號(hào)模塊6產(chǎn)生溫補(bǔ)信號(hào)，并將該溫補(bǔ)信 號(hào)發(fā)送到晶體生長(zhǎng)控制器1進(jìn)行數(shù)字濾波，得到溫補(bǔ)原始信號(hào)；濾波后的溫 補(bǔ)原始信號(hào)再經(jīng)過(guò)溫補(bǔ)信號(hào)處理電路7進(jìn)行處理，得到處理后的溫補(bǔ)信號(hào)； 然后將該處理后的溫補(bǔ)信號(hào)與紅外測(cè)溫傳感器5測(cè)量的加熱爐4內(nèi)的實(shí)際溫 度測(cè)量值反向串聯(lián)進(jìn)行疊加，得到疊加信號(hào)(即實(shí)際的溫度反饋信號(hào)值)， 并將該疊加信號(hào)作為溫度測(cè)量值反饋給溫度控制器2;溫度控制器2將疊加 信號(hào)與溫度目標(biāo)設(shè)定值進(jìn)行比較，得到溫度差值，溫度控制器2再根據(jù)該溫 度差值大小進(jìn)行PID計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果及時(shí)調(diào)整加熱器3的加熱功率， 使得加熱爐4內(nèi)的溫度達(dá)到要求。
圖1是本發(fā)明方法的溫度控制原理框圖，紅外測(cè)溫傳感器5測(cè)量出加熱 爐4內(nèi)的實(shí)際溫度值，該實(shí)際溫度值經(jīng)過(guò)與由溫補(bǔ)信號(hào)模塊6、晶體生長(zhǎng)控 制器1及溫補(bǔ)信號(hào)處理電路7依次處理后的溫補(bǔ)信號(hào)反向串聯(lián)疊加，得到一 個(gè)疊加信號(hào)值，將疊加信號(hào)值輸入溫度控制器2，溫度控制器2同時(shí)接受到 設(shè)定信號(hào)值和疊加信號(hào)值，經(jīng)過(guò)比較得到溫度差值，并根據(jù)該溫度差值大小
進(jìn)行PID計(jì)算，溫度控制器2再根據(jù)計(jì)算結(jié)果控制加熱器3及時(shí)調(diào)整功率， 使得加熱爐4內(nèi)的溫度始終符合技術(shù)上的要求，晶體生長(zhǎng)控制器1還與溫度 控制器2保持通訊聯(lián)系。
溫度控制器2是具有PID自整定、自適應(yīng)控制及程序給定等功能的智能儀 表，對(duì)80mv的PV輸入，其分辨率可以達(dá)到3.2tiv，采樣速率到9Hz，輸入阻 抗大于100MIL輸入漏電流小于士14NA，線性誤差為0.003%。紅外測(cè)溫傳感 器5克服了熱偶測(cè)溫輸出靈敏度比較低、容易受環(huán)境干擾信號(hào)和信號(hào)處理電 路前置放大器溫度漂移的影響等不足，而且，體積小，機(jī)械安裝簡(jiǎn)單、電器 連線方便。紅外測(cè)溫傳感器5的輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)線性的電流信號(hào)，4~20mA， 對(duì)應(yīng)溫度范圍為300 130(TC。紅外測(cè)溫傳感器5的輸出信號(hào)采用雙線技術(shù)， 信號(hào)穩(wěn)定，響應(yīng)時(shí)間短，且非常適合用于對(duì)石墨件表面測(cè)溫，這些特點(diǎn)完全 符合使用環(huán)境和技術(shù)的要求。
晶體生長(zhǎng)控制器1對(duì)溫補(bǔ)信號(hào)模塊6輸出信號(hào)能夠進(jìn)行有效數(shù)字濾波，再 經(jīng)過(guò)溫補(bǔ)信號(hào)處理電路7的二次濾波以及隔離處理，保證溫補(bǔ)信號(hào)處理電路7 給出的溫補(bǔ)信號(hào)穩(wěn)定、可靠。
按照溫度控制器2對(duì)反饋信號(hào)的要求，對(duì)電流信號(hào)必須使用負(fù)載電阻， 而且，如果輸入小于4mA，溫度控制器2就認(rèn)為是輸入開(kāi)路。所以，選用了 2.5Q的精密金屬膜電阻，將紅外測(cè)溫傳感器5輸出的4 20mA的電流信號(hào)變成 10 50mV的電壓信號(hào)，這樣，紅外測(cè)溫傳感器5的測(cè)量輸出信號(hào)與測(cè)量的實(shí) 際爐內(nèi)溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系就是測(cè)量值10 50mV，對(duì)應(yīng)溫度300 130(TC， 即40uv/。C。
高性能的溫度控制器2和輸出穩(wěn)定、反應(yīng)靈敏的紅外測(cè)溫傳感器5為高精 度的溫度控制奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
圖2是溫度補(bǔ)償信號(hào)與紅外測(cè)溫傳感器測(cè)量信號(hào)疊加框圖，從圖2可以看 出，溫補(bǔ)信號(hào)模塊6給出的溫補(bǔ)信號(hào)經(jīng)過(guò)一系列的處理后，與紅外測(cè)溫傳感 器5的測(cè)量信號(hào)反向串聯(lián)，影響了測(cè)量信號(hào)，得到疊加信號(hào)，實(shí)際送給溫度 控制器2的溫度反饋值為
溫度控制器2的溫度反饋值(疊加信號(hào))=紅外測(cè)溫傳感器5的實(shí)際測(cè)量 值—處理后的溫補(bǔ)信號(hào)值
所以，根據(jù)需要，如果需要升溫，溫補(bǔ)信號(hào)模塊6會(huì)給出正的溫補(bǔ)信號(hào)， 導(dǎo)致送給溫度控制器2的實(shí)際溫度反饋信號(hào)降低，對(duì)這一現(xiàn)象的判斷，溫度 控制器2認(rèn)為就是加熱爐4內(nèi)溫度降低了，所以，會(huì)迅速調(diào)節(jié)輸出，加大加熱 功率，使加熱爐4內(nèi)溫度升高。這樣，盡管溫度控制器2的溫度目標(biāo)設(shè)定值沒(méi) 有改變，但實(shí)際的結(jié)果就是加熱爐4內(nèi)溫度升高，滿足了晶體生長(zhǎng)的要求。 相反，如果需要降溫，溫補(bǔ)信號(hào)模塊6就會(huì)給出負(fù)的溫補(bǔ)信號(hào)，導(dǎo)致送給溫 度控制器2的實(shí)際溫度反饋信號(hào)升高，對(duì)這一現(xiàn)象的判斷，溫度控制器2認(rèn)為 就是加熱爐4內(nèi)溫度升高了，所以，會(huì)迅速調(diào)節(jié)輸出，降低加熱功率，使加 熱爐4內(nèi)實(shí)際溫度隨之降低，達(dá)到了降溫的要求。
根據(jù)晶體生長(zhǎng)的情況，如果覺(jué)得溫補(bǔ)的幅度還不夠，可以直接通過(guò)修正 溫度控制器2的溫度目標(biāo)設(shè)定值來(lái)加強(qiáng)調(diào)整力度，非常方便。
那么，想要實(shí)現(xiàn)高精度的溫度補(bǔ)償，就必須要將溫補(bǔ)信號(hào)處理電路7處 理后的微伏數(shù)量級(jí)信號(hào)準(zhǔn)確穩(wěn)定的與紅外測(cè)溫傳感器5的測(cè)量值毫伏級(jí)信號(hào) 相串接，即將兩個(gè)電壓信號(hào)穩(wěn)定可靠的串聯(lián)起來(lái)。溫補(bǔ)信號(hào)與紅外測(cè)溫傳感 器5的測(cè)量值信號(hào)在串接之前，經(jīng)過(guò)溫補(bǔ)信號(hào)處理電路7的隔離、調(diào)整，保證 兩信號(hào)互不影響。事實(shí)上，直接以O(shè)UV為基準(zhǔn)進(jìn)行串接實(shí)現(xiàn)起來(lái)很困難，因 為信號(hào)很弱，且處于溫補(bǔ)信號(hào)模塊6的邊沿臨界點(diǎn)，很容易受到干擾，發(fā)生
信號(hào)漂移。所以，本發(fā)明的方法中不直接以O(shè)iiV為基準(zhǔn)進(jìn)行串接，而是采用 串接一個(gè)原始數(shù)值作為溫度補(bǔ)償信號(hào)的基準(zhǔn)，如3mV，然后，根據(jù)晶體生長(zhǎng) 的要求，在此基礎(chǔ)上對(duì)信號(hào)進(jìn)行微伏數(shù)量級(jí)的精細(xì)調(diào)整，巧妙地避開(kāi)了溫補(bǔ) 信號(hào)模塊6的邊沿臨界點(diǎn)不穩(wěn)定工作區(qū)，這樣，如果要降溫，將溫補(bǔ)信號(hào)以 原始值3mV為基準(zhǔn)，緩緩的降低一些，使得送給溫度控制器2的實(shí)際溫度反 饋信號(hào)(疊加信號(hào))升高，讓溫度控制器2認(rèn)為加熱爐4內(nèi)溫度高了，會(huì)降低 加熱功率，實(shí)質(zhì)是讓加熱爐4內(nèi)降溫了。相反，如果要升溫，將溫補(bǔ)信號(hào)以 原始值3mV為基準(zhǔn)，緩緩升高一些，使得送給溫度控制器2的實(shí)際溫度反饋 信號(hào)(疊加信號(hào))減小，讓溫度控制器2認(rèn)為加熱爐4內(nèi)溫度低了，會(huì)升高加 熱功率，實(shí)質(zhì)是讓加熱爐4內(nèi)升溫了。
圖3是本發(fā)明方法中使用的溫度補(bǔ)償信號(hào)處理電路示意圖。圖中，Rl、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6、 R7、 R8、 R9、 R10為電阻，Dl、 D2為二極管，Cl、 C2、 C3、 C4為電容，Ql、 Q2為運(yùn)算放大器，P0T1為調(diào)零電位器；POT2為 增益電位器；GND1為隔離器件G輸入端地；GND2為隔離器件G輸出端地。
在溫度補(bǔ)償信號(hào)處理電路7中，溫補(bǔ)原始信號(hào)的一端串聯(lián)一電阻R1后與 運(yùn)算放大器Q1的正極連接，溫補(bǔ)原始信號(hào)的另一端串聯(lián)一電阻R4后與運(yùn)算 放大器Q1的負(fù)極連接，電阻R1的負(fù)極端與電阻R4的正極端之間并聯(lián)有三個(gè) 支路，該三個(gè)并聯(lián)支路分別為電阻R2支路、二極管D1、 D2對(duì)接成的支路、 電容C1、 C2負(fù)極短接構(gòu)成的支路；運(yùn)算放大器Q1的輸出端與電阻R4的負(fù)極 端通過(guò)電阻R3連接。同時(shí)，運(yùn)算放大器Q1的輸出端與隔離器件G的輸入端連 接，電阻R4的正極端與隔離器件G的輸入端地GND1連接，隔離器件G的輸出 端地為GND2;隔離器件G的輸出端通過(guò)串連的電阻R7與調(diào)零電位器POTl、 運(yùn)算放大器Q2的正極分別連接，調(diào)零電位器POTl的一端通過(guò)串連的電阻R5
與外接電源的正極連接(電壓為+5V)，同時(shí)調(diào)零電位器POTl的另一端通過(guò) 串連的電阻R6與外接電源的負(fù)極連接(電壓為-5V);運(yùn)算放大器Q2的負(fù)極 通過(guò)串連的電阻R10與輸出溫補(bǔ)信號(hào)的一端連接，運(yùn)算放大器Q2的輸出極通 過(guò)串連的電阻R8與輸出溫補(bǔ)信號(hào)的另一端連接，運(yùn)算放大器Q2的負(fù)極通過(guò) 串連的電阻R9和增益電位器POT2與電阻R8的負(fù)極端連接。這樣， 一組溫補(bǔ) 原始信號(hào)經(jīng)過(guò)該溫度補(bǔ)償信號(hào)處理電路7的處理后，就得到一組處理后的溫 補(bǔ)信號(hào)。
在晶體生長(zhǎng)控制器l對(duì)溫補(bǔ)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波的基礎(chǔ)上，溫度補(bǔ)償信號(hào) 處理電路7對(duì)溫補(bǔ)信號(hào)再次進(jìn)行了電阻電容濾波處理，使得溫度補(bǔ)償信號(hào)在 與紅外測(cè)溫傳感器5的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行疊加之前，得到了有效隔離。溫度補(bǔ)償 信號(hào)處理電路7還具有零點(diǎn)和增益調(diào)整功能，根據(jù)需要，可以適當(dāng)放大溫補(bǔ)信號(hào)。
綜上所述，本發(fā)明公開(kāi)的鍺單晶生長(zhǎng)過(guò)程中的高精度溫度控制方法，不 是改變送給溫度控制器的溫度的目標(biāo)值，而是通過(guò)改變送給溫度控制器的實(shí) 際溫度測(cè)量值，通過(guò)將溫度補(bǔ)償?shù)奈⒎?PV)級(jí)高精度模擬電壓信號(hào)，與 測(cè)溫元件紅外測(cè)溫傳感器測(cè)量的毫伏(mV)級(jí)模擬電壓信號(hào)反相串接的方 法，從表面影響溫度測(cè)量值，使得測(cè)量值與目標(biāo)設(shè)定值產(chǎn)生偏差，從而調(diào)整 加熱器的加熱功率，達(dá)到改善加熱爐4內(nèi)實(shí)際溫度的目的，使加熱爐4內(nèi)實(shí) 際溫度滿足拉晶工藝需要的溫度要求。
權(quán)利要求
1、一種用于鍺單晶生長(zhǎng)過(guò)程中的高精度溫度控制方法，其特征在于，該方法按照以下步驟實(shí)施采用一溫補(bǔ)信號(hào)模塊(6)，由溫補(bǔ)信號(hào)模塊(6)給出一個(gè)溫補(bǔ)信號(hào)發(fā)送到晶體生長(zhǎng)控制器(1)，由晶體生長(zhǎng)控制器(1)對(duì)該溫補(bǔ)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波，得到溫補(bǔ)原始信號(hào)；將溫補(bǔ)原始信號(hào)發(fā)送到溫補(bǔ)信號(hào)處理電路(7)進(jìn)行二次濾波以及隔離處理，得到處理后的溫補(bǔ)信號(hào)；再將該處理后的溫補(bǔ)信號(hào)與紅外測(cè)溫傳感器(5)測(cè)量的加熱爐(4)內(nèi)的實(shí)際溫度值反向串聯(lián)進(jìn)行疊加，得到疊加信號(hào)，將該疊加信號(hào)作為實(shí)際溫度反饋送給溫度控制器(2)；溫度控制器(2)將疊加信號(hào)與溫度目標(biāo)設(shè)定值進(jìn)行比較，得到溫度差值，溫度控制器(2)再根據(jù)該溫度差值的大小進(jìn)行PID計(jì)算，如果溫度控制器(2)的溫度目標(biāo)設(shè)定值高于疊加信號(hào)，則溫度控制器(2)根據(jù)PID計(jì)算結(jié)果加大加熱器(3)的加熱功率，使加熱爐(4)內(nèi)的溫度升高；如果溫度控制器(2)的溫度目標(biāo)設(shè)定值低于疊加信號(hào)，則溫度控制器(2)根據(jù)PID計(jì)算結(jié)果減小加熱器(3)的加熱功率，使加熱爐(4)內(nèi)的溫度降低。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制方法，其特征在于，所述的處理后 的溫補(bǔ)信號(hào)與紅外測(cè)溫傳感器(5)測(cè)量的加熱爐(4)內(nèi)的實(shí)際溫度值反向 串聯(lián)時(shí)，采用串接一個(gè)原始數(shù)值作為溫補(bǔ)信號(hào)的基準(zhǔn)，該基準(zhǔn)優(yōu)選為3mV。
3、 一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述溫度控制方法所采用的溫度控制系統(tǒng)，其 特征在于，包括晶體生長(zhǎng)控制器(1)、溫度控制器(2)、加熱器(3)、紅外 測(cè)溫傳感器(5)、溫補(bǔ)信號(hào)模塊(6)、溫補(bǔ)信號(hào)處理電路(7);所述的溫補(bǔ)信號(hào)模塊(6)，用于產(chǎn)生溫補(bǔ)信號(hào)，并將溫補(bǔ)信號(hào)發(fā)送到晶 體生長(zhǎng)控制器(1);晶體生長(zhǎng)控制器(1)，用于進(jìn)行數(shù)字濾波，得到溫補(bǔ)原始信號(hào)，該溫補(bǔ) 原始信號(hào)發(fā)送到溫補(bǔ)信號(hào)處理電路(7);溫補(bǔ)信號(hào)處理電路(7)，用于進(jìn)行二次濾波以及隔離處理，得到處理后 的溫補(bǔ)信號(hào)，該處理后的溫補(bǔ)信號(hào)與紅外測(cè)溫傳感器(5)測(cè)量的加熱爐(4) 內(nèi)的實(shí)際溫度值反向串聯(lián)，進(jìn)行疊加，得到疊加信號(hào)，該疊加信號(hào)反饋給溫 度控制器(2);溫度控制器(2)，用于對(duì)疊加信號(hào)與溫度目標(biāo)設(shè)定值進(jìn)行比較，得到溫 度差值，溫度控制器(2)并根據(jù)該溫度差值進(jìn)行PID計(jì)算，控制加熱器(3) 加熱功率；加熱器(3)，用于調(diào)節(jié)加熱爐(4)內(nèi)的實(shí)際溫度。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的溫補(bǔ)信號(hào) 處理電路(7)包括，溫補(bǔ)原始信號(hào)的一端串聯(lián)一電阻R1后與運(yùn)算放大器Q1 的正極連接，溫補(bǔ)原始信號(hào)的另一端串聯(lián)一電阻R4后與運(yùn)算放大器Q1的負(fù) 極連接，電阻R1的負(fù)極端與電阻R4的正極端之間并聯(lián)有三個(gè)支路，該三個(gè) 并聯(lián)支路分別為電阻R2支路、二極管D1、 D2對(duì)接成的支路、電容C1、 C2負(fù) 極短接構(gòu)成的支路；運(yùn)算放大器Q1的輸出端與電阻R4的負(fù)極端通過(guò)電阻R3 連接。同時(shí)，運(yùn)算放大器Q1的輸出端與隔離器件G的輸入端連接，電阻R4 的正極端與隔離器件G的輸入端地GND1連接，隔離器件G的輸出端地為 GND2;隔離器件G的輸出端通過(guò)串連的電阻R7與調(diào)零電位器P0T1、運(yùn)算放 大器Q2的正極分別連接，調(diào)零電位器POTl的一端通過(guò)串連的電阻R5與外接 電源的正極連接，同時(shí)調(diào)零電位器POT 1的另一端通過(guò)串連的電阻R6與外接 電源的負(fù)極連接；運(yùn)算放大器Q2的負(fù)極通過(guò)串連的電阻R10與輸出溫補(bǔ)信號(hào) 的一端連接，運(yùn)算放大器Q2的輸出極通過(guò)串連的電阻R8與輸出溫補(bǔ)信號(hào)的 另一端連接，運(yùn)算放大器Q2的負(fù)極通過(guò)串連的電阻R9和增益電位器POT2與 電阻R8的負(fù)極端連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于鍺單晶生長(zhǎng)過(guò)程中的高精度溫度控制方法及該方法采用的的溫度控制系統(tǒng)，由溫補(bǔ)信號(hào)模塊給出一個(gè)溫補(bǔ)信號(hào)發(fā)送到晶體生長(zhǎng)控制器，由晶體生長(zhǎng)控制器對(duì)該溫補(bǔ)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波；再由溫補(bǔ)信號(hào)處理電路進(jìn)行二次濾波以及隔離處理；再將該處理后的溫補(bǔ)信號(hào)與紅外測(cè)溫傳感器測(cè)量的加熱爐內(nèi)的實(shí)際溫度值反向串聯(lián)得到疊加信號(hào)，將該疊加信號(hào)作為實(shí)際溫度反饋送給溫度控制器；溫度控制器將疊加信號(hào)與溫度目標(biāo)設(shè)定值進(jìn)行比較，溫度控制器再根據(jù)差值的大小進(jìn)行PID計(jì)算，并根據(jù)PID計(jì)算結(jié)果調(diào)整加熱器的加熱功率，使加熱爐內(nèi)的溫度達(dá)到要求。本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單可靠，控制精度高，采用的裝置簡(jiǎn)潔，故障率低。
文檔編號(hào)C30B15/20GK101392405SQ20081023190
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月27日
發(fā)明者張紅勇 申請(qǐng)人:西安理工晶體科技有限公司