隨著電子技術(shù)的發(fā)展,越來越多的半導體材料引起眾多研究者的關(guān)注,因此半導體材料特別是相對應高質(zhì)量單晶體的制備成為了研究重點。影響單晶體質(zhì)量的因素有許多,包括熱場條件、加熱工藝以及時間的控制,其中能否匹配合適的熱場條件對于單晶生長過程是至關(guān)重要的。目前,許多學者致力于單晶爐熱場的研究,不論單晶的生長方法是區(qū)熔法還是直拉法,熱系統(tǒng)的研究都是必不可少的。其中,單晶爐溫度的控制存在很多實質(zhì)問題,主要問題是難以達到滿足晶體生長的足夠大的溫度梯度。所以本文主要研究目的是:通過自制的雙驅(qū)感應加熱裝置,調(diào)節(jié)感應加熱電流、頻率、線圈高度比例等參數(shù)來有效地完成溫度場的合理控制。本文以單晶爐為研究背景,結(jié)合電磁感應加熱的理論基礎(chǔ),通過有限元軟件ANSYS與ELTA對石墨套筒感應加熱過程進行模擬分析計算。ELTA是一個獨特的程序,有著廣泛的應用,包括感應加熱工藝和設(shè)備的設(shè)計、感應加熱線圈與電源的匹配等。提供了感應加熱過程中電磁場與熱場的快速與合理的精確模擬。首先用ELTA軟件計算不同石墨套筒外徑及線圈匝數(shù)下的電壓值。通過與實驗室電源柜的具體參數(shù)比較,來確定滿足電源柜參數(shù)要求的石墨套筒外徑與上下線圈匝數(shù);接著利用...

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.1鄰近效應示意圖

率和導體間的距離，鄰近效應的強弱與電流頻率的變化趨勢一致，與距離的變化趨勢正好相反。電流密度的不均勻分布與自身的磁場和所有臨近導體磁場的總作用有關(guān)。鄰近效應的示意圖如圖2.1所示：圖中A、B代表兩個通電導體，當兩導體通入大小相等，方向相同的交流電時，兩導體周圍將會產(chǎn)生磁場并....

圖2.2圓環(huán)效應

②圓環(huán)效應當給環(huán)狀線圈或螺線管通入交變電流時，線圈內(nèi)側(cè)表面位置電流密度最大的現(xiàn)象稱為圓環(huán)效應。如圖2.2所示。圓環(huán)效應的發(fā)生通俗的理解為：兩個半圓環(huán)形的導線，其中線的一端連接在一起，在線的另一端另通入大小相等、方向相反的交變電流所導致的一種現(xiàn)象[39]。圖2.2圓環(huán)效應

圖2.3矩形截面與圓環(huán)截面的圓環(huán)效應

要將感應線圈中的熱量及時散出。因此，生產(chǎn)上通常選擇可以通冷卻水的銅管作為電磁線圈，不僅能進行高效的降溫，還可以提高生產(chǎn)效率。在銅管規(guī)格的選擇上，則需要比較由于圓環(huán)效應所引起的電流分布。根據(jù)圖2.3所示：矩形銅管的電流區(qū)更大，因此通常選擇矩形銅管來制作感應加熱線圈從而提高加熱效率....

圖3.1定義材料屬性圖

本模擬采用圓柱形加熱器。同時需要定義材料屬性，必須根據(jù)工件材料來定義相應的屬性（包括電阻率、導熱系數(shù)、比熱及密度的定義），所有這些性質(zhì)都是與溫度相關(guān)的。如圖3.1所示：本文模擬過程材料的性能設(shè)為定值，不隨溫度變化。圖3.1定義材料屬性圖

本文編號：3951450