Введение

Карбид кремния является современным и перспективным материалом полупроводниковой электроники, который благодаря своим уникальным свойствам (рабочая температура до 600 ^OС, высокая радиационная и химическая стойкость) все шире находит свое применение в области экстремальной и силовой электроники, космосе, авиации, оборонной отрасли. Синтез бездефектных монокристаллов SiC является сложной задачей и в настоящее время в мире идет создание технологии по совершенству производства этих кристаллов. 

Проблема

Для опытного производства кристаллов SiC диаметром 2 дюйма необходимо было разработать в сжатые сроки бюджетную систему управления мощностью нагревателя тигля для экспериментальной установки по выращивания монокристаллов карбида кремния. Необходимо было управлять мощностью силового тиристорного модуля (мощность до 30 кВт, ток до 2 кА) в соответствии с заданным алгоритмом управления и осуществлять ведение процесса в течение 2-5 суток в соответствии с заданным многоступенчатым профилем - “выход на режим – стабилизация и поддержание мощности, тока и напряжения – снижение мощности узла нагрева”.

Решение

Для решения задачи разработана система управления мощностью нагревателя теплового узла. Тепловой узел является важнейшей частью в оборудования и в высокой степени определяет качество выращиваемых кристаллов. В качестве регулятора мощности использовался тиристорный регулятор мощности компании United Automation (Великобритания). Ввод сигналов о состоянии нагревателя и вывод сигналов управления на тиристорный регулятор происходил с помощью простой многофункциональной карты сбора данных NI USB-6009. Программное обеспечение создано в среде NI LabVIEW. Алгоритмы для ПИД-регуляторов были разработаны с применением программного модуля NI LabVIEW Control and Simulation Toolkit. Программное обеспечение работало на персональном компьютере. Разработанная система позволила при минимальном бюджете и в сжатые сроки автоматизировать процесс синтеза монокристаллов карбида кремния. Заказчик получил возможность проводить эксперименты для совершенствования технологии выращивания монокристаллов SiC, и в автоматизированном режиме выращивать кристаллы и управлять их качеством.

Заказчик

скрыто

Год проекта

2006