[发明专利]锗单晶直拉生长法的自动等径控制方法

摘要

本发明公开了一种锗单晶直拉生长法的自动等径控制方法，先设定需要制备的锗晶体的直径，以及设定初始晶升电机提拉速度SL，然后建立速度控制环、温度控制环a及温度控制环b，锗单晶在生长过程中，当直径测量值偏离直径设定值时，直径测量值与直径设定值之间就会形成直径偏差e1，三个控制环互相配合，自动调节晶升电机提拉速度、控温仪表温度设定SP，让直径测量值达到直径设定值。使锗单晶的生产从人工控直径转到自动控直径，提高了生产效率，减小了单晶棒后续抛光、磨圆、切片加工过程中的浪费。

主权项

1.一种锗单晶直拉生长法的自动等径控制方法，其特征在于，按照以下步骤实施：1）设定需要制备的锗晶体的直径，以及初始晶升电机提拉速度设定值SL；2）建立速度控制环、温度控制环a及温度控制环b，其中，建立速度控制环的实施步骤为：对锗晶体的直径进行实时测量，计算出测量得到的锗晶体的直径与步骤1）中设定的锗晶体的直径偏差e1，然后根据算法：算出晶升电机提拉速度调节值OP，将晶升电机提拉速度调节值OP与步骤1的晶升电机提拉速度设定值SL叠加，不断调整晶升电机提拉速度，从而使晶体直径发生改变，其中，k为速度控制环比例调节器的比例系数，Ti为速度控制环积分调节器的积分时间系数，Td为速度控制环微分调节器的微分时间系数，t为速度控制环的控制周期；建立温度控制环a的实施步骤为：根据直径偏差e1，通过算法：算出温度校正斜率tr1，通过直径控制器与控温仪表温度设定SP之间的MODBUS通讯程序功能块，不断修正控温仪表温度设定值SP，使加热器温度改变，从而使晶体直径发生改变，其中，k1为温度控制环a比例调节器的比例系数，Ti1为温度控制环a积分调节器的积分时间系数，t1为温度控制环a的控制周期；建立温度控制环b的实施步骤为：经速度控制环改变的晶升电机提拉速度与初始晶升电机提拉速度设定值SL的差值为晶升电机拉速偏差e2，温度控制环b根据晶升电机拉速偏差e2，通过算法：算出温度校正斜率tr2，通过直径控制器与控温仪表温度设定SP之间的MODBUS通讯程序功能块，不断修正控温仪表温度设定SP，使加热器温度改变，进而使晶体直径发生变化，其中，k2为温度控制环b比例调节器的比例系数，Ti2为温度控制环b积分调节器的积分时间系数，t2为温度控制环b的控制周期；3）根据所要制备的锗单晶的需要，以控制提拉速度为主进行直径控制，结合温度控制，即单独使用速度控制环进行控制，或使用速度控制环与温度控制环a协同控制，或以速度控制环为主，结合温度控制环b进行控制；或以控制温度为主进行直径控制，只调节控温仪表温度设定SP，进行恒拉速拉晶，即仅以温度控制环a进行控制，使晶升电机提拉速度与工艺要求的初始晶升电机提拉速度SL相同，从而使锗晶体生长过程中的直径得到控制。