一、基本介绍
单晶硅也称硅单晶，是电子信息材料中最基础的材料，当今全球超过2500亿美元的电子通信半导体市场中95%以上的半导体器件及99%以上的集成电路用硅。单晶硅棒也是生产单晶硅片的原材料，随着国内和国际市场对单晶硅片需求量的快速增加，单晶硅棒的市场需求也呈快速增长的趋势。尤其是近年来，随着资源型能源的不断开发减少，世界各国都比较重视太阳能光电的开发利用，目前世界上绝大部分的太阳能光电器件都是单晶硅制造的。随着对单晶硅需求的不断增加，单晶硅市场的竞争越来越激烈，对单晶硅性价比的要求也相应提高。降低生产成本，生产出高品质单晶硅成为必然需求。
二、应用方案
1、单晶硅生产原理及工艺
单晶硅生产中常用的方法为直拉法，即克劳斯基法。直拉法是半导体、太阳能电池单晶生长用的最多的一种晶体生长技术。其基本原理为：原料装在一个坩埚中，坩埚上方有一个可旋转和升降的籽晶杆，杆下端有一个夹头，夹头上捆一根籽晶。原料被加热熔化后，将籽晶插入熔液中，控制合适的温度，边旋转边拉升籽晶，即可获得单晶硅。
直拉法单晶硅的制作通过直拉法单晶硅生长设备，整个生长系统主要包括晶体旋转拉升系统、加热系统、坩埚旋转系统和控制系统，如图1。
其生产的整个工艺过程为：引晶、缩颈、放肩、等径生长、收尾、降温。晶体生长最大速度与晶体中的纵向温度梯度、晶体的热导率、晶体密度等有关。提高晶体中的温度梯度，可以提高晶体生长速度；但温度梯度太大，将在晶体中产生较大的热应力，会导致位错等晶体缺陷的形成，甚至会使晶体产生裂纹。为了降低位错密度，晶体实际生长速度往往低于最大生长速度。因而调节晶体的实际生长速度比较关键。
2、晶体提升旋转机构系统的构成
晶体提升旋转运动由下图中机构1来完成，其中籽晶的提升动作由伺服电机配行星减速机来共同完成。晶体的最大生长速度与晶棒的尺寸有关，随着晶棒尺寸增大，最大的生长速度变得越低。反过来，如果增加拉速，晶棒的直径就会变小。在实际生产中，最大的生长速度只有理论值的80%。
单晶硅每单位时间的生长数值可表示为：
G =Vπr d =（t+h）πr d
其中，V为实际晶棒生长速度；t是籽晶的拉速，h是液面下降速度，r是晶棒的半径，d 是固体密度。一般工业上的直拉法都将坩埚上升，来弥补液面下降量，以保持液面在不变的位置。在这种情况下，实际的晶体生长速度就等于晶体向上拉升速度。
3、单晶硅传动系统常见问题及对策
对于太阳能电池用直拉单晶硅，位错是主要的晶体缺陷。位错对太阳能电池的效率有明显的负面作用，位错可以导致漏电流、p-n结软击穿，导致太阳能电池效率的降低。所以在单晶硅的生产中，应尽力避免位错的产生和增加。
从晶体提升结构的晶棒生长关系式及单晶硅提升速度关系模型不难看到，拉速的大小和稳定性直截决定了晶体生长质量的好坏。拉升过程中的抖动或拉升速度不均，均能导致晶体生长的晶格产生错位。晶体提升结构中，伺服和减速机是关键部件，因而客户对减速机有一定要求：
■ 低速要求
用户要求伺服电机转速在10rpm的情况下，经过减速机后输出速度稳定控制在0.1rpm。由此，我们给客户选配减速机速比为： I=10/0.1=100
安装尺寸要求
■ 输出端尺寸部分
针对用户之前一直用“A”品牌行星减速机，安装尺寸同中达减速机标准尺寸存在差异。工厂按用户要求，将尺寸变更为同用户之前用其它品牌一样的尺寸，方便客户安装，测试。
尺寸的改变体现在2个部分，其余按样本标准：
■ 输出轴轴径选为Φ22，轴长改为40mm。
■ 分布圆直径改为Φ100。
■ 输入端尺寸部分
完全按照用户所配伺服电机的接口尺寸定做。另外，针对输出端尺寸不同于中达减速机样本上标注尺寸的用户，我们可以根据客户要求来定做尺寸，且在尺寸变化不是特别大的情况下，价格和货期不受影响。这样可极大的保障用户安装的方便性。
避免低速抖动现象这点非常关键，减速机的低速抖动问题在市场上比较常见，而单晶硅生产工艺要求，
其生长速度不能过快。我们的解决方法：
其生长速度不能过快。我们的解决方法：
■ 提高减速机精度，降低减速机背隙，我们选中达ZDS系列减速机匹配；
■ 修正减速机内部的啮合齿轮，增大啮合面；
■ 与伺服电机的连接方式上，采用独特的锁紧结构，确保伺服同减速机连接的稳定性。
基于以上，客户对使用中达减速机完全没有后顾之优，比较乐意使用中达减速机，客户开始正式试用并对其要求的各项指标做测试。
三、项目总结
通过客户对中达减速机的实际使用及测试，中达减速机产品性能稳定可靠，单晶硅棒拉出效果良好，将所生产出的晶锭切割成晶片时，晶片为纯硅晶片。同时，从用户生产成本上考量，使用中达系列减速机来替代其它品牌减速机，在性能不改变的情况下，降低了设备的生产成本。
通过近半年来客户的测试，客户已非常满意中达减速机的品质。目前，用户已开始批量向我们下单。现在该行业已有不同地区客户对中达减速机比较认可，并稳定成交。相信随着后续各地区的不断推进，中达减速机在单晶硅生产设备上的市场占有率会不断提高。
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