内容发布更新时间 : 2024/11/17 6:57:02星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

多晶硅还原生产中变压器转档问题探讨

关键词：调功柜 电阻率 摩尔比 沉积功率

目前国际上多晶硅生产工艺主要有改良西门子法和硅烷法，其中70%以上采用改良西门子法。改良西门子法能兼容电子级和太阳能级多晶硅的生产，以技术成熟、适合产业化生产等特点，是目前多晶硅生产普遍采用的首选工艺。 一、多晶硅还原电源

还原炉电源系统是采用变压器副边4档电压输出，调功柜将相邻2个档位频率和初相角等但幅值不同的交流电源拼波构成。除在转档过渡时只有一档位独立工作外，还原炉调压电源任意相邻2档同时工作。还原炉调功电源在转档时第2档实际输出电流达到了保护设定值900a后，保护自动封锁第2档电流输出，保证其不过载，这时就只有第3档在工作，但是第3档能够输出的电压不足以维持硅棒上原有电流，导致硅棒电流下降。当硅棒电流低于给定值时，调功柜又自动投入第2档与在工作的第3档拼波构成一个复合电压，以保证硅棒电流达到给定电流值。第2档重新投入工作后又产生过载保护，自动封锁其输出电流，就会出现了电流波动甚至整个电源停止工作的情况。 二、变压器转档困难原因分析 1.转档的条件

从历来数据看，还原炉转档困难的问题基本都是发生在2档转3档上。因此，只针对2档转3档产生的问题进行讨论，还原炉电源

要实现正常转档，须具备以下2个条件：

1.1 调功柜第2档输出的电流低于额定电流。当其电流大于这一值后调功柜将自动封锁其电流输出，处于保护状态。

1.2 硅棒上的电压要低于调功柜第3档实际能够输出的电压。如果硅棒电流以接近额定值，但硅棒电压仍高于调功柜第3档实际能够输出的电压值，则第2档不能退出，无法实现正常转档。 总之，还原炉能够正常转档的条件就是在调功柜第2档输出的电流低于其额定保护电流之前，硅棒上的电压要低于调功柜第3档独立工作时实际能够输出的电压。 2.硅棒的电流电压关系

2.1还原炉内总电功率的构成：p总电源系统向还原炉输送的总功率， ；p沉多晶硅沉积反应吸收的功率；p尾尾气吸收并带走的功率；p辐硅棒表面向炉筒内壁辐射的热功率， [2]式中 炉筒内壁黑度，co辐射系数，t1硅棒表面温度，t2炉筒内壁温度，a硅棒表面的有效面积。由其计算公式可以看出，要改变硅棒表面向炉壁辐射损失功率的大小，必须要从改变炉筒内壁黑度、炉筒内壁温度开始。

2.2 硅棒电压、电流与其长度、直径的关系

式中的u、i：硅棒上的电压、电流； d、l：硅棒上的直径和长度； ：反应温度下的硅棒电阻率，可以视为一个恒定不变的常数； π：圆周率。

根据计算公式可以确定，硅棒两端的电压与硅棒长度成正比，与

硅棒直径的平方成反比。 2.3 硅棒电流与硅棒直径的关系

[3]式中的d为硅棒直径，i为硅棒上通过的电流，k是一个常数，其值在0.27～0.34左右，如果上述参数基本保持恒定不变，在正常生产情况下，则一定直径的硅棒必须流过一定数值的电流，两者是一一对应的关系。

综上所述，一定数值硅棒直径对应着一定的电流电压，直径越大电压越小。

三、变压器转档控制和预防措施 1.工艺措施

1.1在保证炉内各工艺要求的前提下，硅棒直径在40mm以上时候，合理提高进料曲线和电流电压曲线，以提高多晶硅的沉积速度。在接近2档转3档时降低进料速度，减小电流增幅。这个方案的本质是通过调整h2与tcs摩尔比，保证硅棒表面温度变化不大继而保证硅棒生长正常，使沉积速度保持不变，从而缩短转档时间。 1.2在保证安全的前提下，通过控制炉筒和基盘高温冷却水流量，逐步试验性的提高炉筒内壁和基盘温度，降低硅棒表面与炉筒内壁之间的温差，减少硅棒表面向炉内壁的热辐射。

1.3对还原炉钟罩内壁进行清洗、抛光，降低炉筒内壁黑度，从而同样减少硅棒表面向炉内壁的热辐射。 2.设备措施

2.1对还原炉调功电源进行改造，提高调功电源第2档载流能力