根據(jù)差值確定與差值對應(yīng)的流量調(diào)節(jié)幅度，所述流量調(diào)節(jié)幅度與差值的絕對值成正比。
[0080]本發(fā)明實(shí)施例二提供的冷卻氣體流量控制方法除了具有本發(fā)明實(shí)施例一所具有的優(yōu)點(diǎn)外，還具有能夠根據(jù)冷卻氣體當(dāng)前流量與冷卻氣體目標(biāo)流量之間的差值選擇相適應(yīng)的流量調(diào)節(jié)幅度，進(jìn)而提高流量調(diào)節(jié)效率的優(yōu)點(diǎn)。
[0081]本發(fā)明實(shí)施例二中，步驟S201、S202、S203和S206分別與本發(fā)明實(shí)施例一中的步驟S101-S104——對應(yīng)，且內(nèi)容相同。相對應(yīng)的部分相互參考即可，此不贅述。
[0082]實(shí)施例三
[0083]在實(shí)施例二的基礎(chǔ)之上，本發(fā)明實(shí)施例三提供了一種冷卻氣體流量控制方法。請參考附圖4，圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例三提供的冷卻氣體流量控制方法的流程。
[0084]圖4所示的流程中，步驟S304與步驟S306之間還包括:
[0085]S305、判斷差值是否大于設(shè)定值。
[0086]步驟S305中，判斷結(jié)果為是時(shí)，進(jìn)入步驟S306 ;否則，進(jìn)入步驟S308，結(jié)束操作，即不對冷卻氣體當(dāng)前流量實(shí)施調(diào)節(jié)。需要說明的是，步驟S305中設(shè)定值是本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際的晶體生長過程依據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的一個(gè)值，與具體的晶體種類、裝爐方式等參數(shù)相關(guān)，本發(fā)明實(shí)施例三不對設(shè)定值的具體大小作限制。
[0087]我們知道，在熱交換法生長晶體的過程中，冷卻氣體流量存在不可避免的波動(dòng)，這種波動(dòng)范圍表示冷卻氣體當(dāng)前流量與冷卻氣體目標(biāo)流量之間的差值在可接受的范圍之內(nèi)，對晶體的生長幾乎沒有影響。為了節(jié)省控制資源，縮短晶體生長過程中冷卻氣體流量控制時(shí)間，步驟S305對冷卻氣體當(dāng)前流量與冷卻氣體目標(biāo)流量之間的差值進(jìn)行判斷，當(dāng)判斷的結(jié)果小于或等于設(shè)定值時(shí)，則表示當(dāng)前的差值對晶體生長的影響可以不予考慮或者表示當(dāng)前的差值對晶體生長沒有影響，進(jìn)入步驟S308以結(jié)束操作。當(dāng)判斷的結(jié)果大于設(shè)定值時(shí)，則進(jìn)入步驟S306以確定與差值相對應(yīng)的流量調(diào)節(jié)幅度，根據(jù)流量調(diào)節(jié)幅度對冷卻氣體當(dāng)前流量實(shí)施調(diào)節(jié)，使其趨向于冷卻氣體目標(biāo)流量。
[0088]請?jiān)俅螀⒖几綀D4，本發(fā)明實(shí)施例三所提供的冷卻氣體流量控制方法中，步驟S301、S302、S303和S307與本發(fā)明實(shí)施例一中步驟S101-S104——對應(yīng)，且內(nèi)容相同，相應(yīng)部分請參考本發(fā)明實(shí)施例一中相應(yīng)部分的描述即可，此不贅述。步驟S304和S306分別與本發(fā)明實(shí)施例二中的步驟S204和S205——對應(yīng)，且內(nèi)容相同，相應(yīng)部分請參考本發(fā)明實(shí)施例二中相應(yīng)的描述即可，此不贅述。
[0089]實(shí)施例四
[0090]基于本發(fā)明實(shí)施例一提供的冷卻氣體流量控制方法，本發(fā)明實(shí)施例四提供了一種冷卻氣體流量控制裝置，本發(fā)明實(shí)施例四提供的冷卻氣體流量控制裝置用于熱交換法生長晶體的晶體生長系統(tǒng)(可參考【背景技術(shù)】所述)，即熱交換晶體生長系統(tǒng)。請參考附圖5，圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例四提供的冷卻氣體流量控制裝置的結(jié)構(gòu)。
[0091]圖5所示的結(jié)構(gòu)，包括:
[0092]溫度獲取單元401，用于獲取冷卻氣體熱交換后的溫度。請結(jié)合附圖6，溫度獲取單元401設(shè)置在熱交換晶體生長系統(tǒng)熱交換通道的出氣通道內(nèi)，用于獲取冷卻氣體與坩堝熱交換后的溫度，即冷卻氣體熱交換后的溫度。在實(shí)際的獲取過程中，熱交換后的冷卻氣體存在溫度場不均，這會(huì)導(dǎo)致獲取的溫度存在局限性，進(jìn)而無法代表熱交換后的冷卻氣體整體溫度。為此，優(yōu)選的，所述溫度獲取單元包括多個(gè)溫度計(jì)和第三計(jì)算單元，多個(gè)溫度計(jì)在熱交換通道的出氣通道橫截面上均布，第三計(jì)算單元取多個(gè)溫度計(jì)的均值作為冷卻氣體熱交換后的溫度。
[0093]本發(fā)明實(shí)施例四提供的冷卻氣體流量控制裝置所適用的熱交換晶體生長系統(tǒng)中，溫度獲取單元401可以設(shè)置在出風(fēng)通道靠近坩堝的一端。溫度獲取單元401設(shè)置在出風(fēng)通道靠近坩堝的一端能夠更準(zhǔn)確地獲取冷卻氣體熱交換后的溫度，以避免換熱后的高溫冷卻氣體在向出風(fēng)通道出口流動(dòng)的過程中熱量的散失。
[0094]流量檢測單元402，用于獲取冷卻氣體當(dāng)前流量。流量檢測單元402用于獲取熱交換晶體生長系統(tǒng)中通過熱交換通道的冷卻氣體當(dāng)前流量。通常在熱交換通道內(nèi)設(shè)置流量檢測單元(例如流量計(jì))，用于獲取熱交換通道的冷卻氣體當(dāng)前流量。冷卻氣體在熱交換的過程中從熱交換通道的進(jìn)氣通道進(jìn)入熱交換腔，然后從熱交換腔進(jìn)入出氣通道實(shí)現(xiàn)排出。此過程中，冷卻氣體的溫度逐漸增大，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)氣通道和出氣通道的冷卻氣體流量有細(xì)微的差別(冷卻氣體受熱后體積增大)，而進(jìn)氣通道通過的冷卻氣體流量更能夠反映冷卻氣體當(dāng)前流量。因此，上述流量檢測單元優(yōu)選設(shè)置在熱交換通道的進(jìn)氣通道內(nèi)，進(jìn)而將獲取的熱交換通道進(jìn)氣通道內(nèi)的冷卻氣體流量作為冷卻氣體當(dāng)前流量。
[0095]第一計(jì)算單元403，用于計(jì)算冷卻氣體目標(biāo)流量。熱交換法生長晶體的過程中晶體在不同生長階段需要的冷卻效率不同，冷卻效率決定了熱交換量不同。本發(fā)明實(shí)施例四中，單位時(shí)間內(nèi)冷卻氣體與坩堝的熱交換量定義為傳熱速率。
[0096]我們知道，冷卻氣體的進(jìn)氣溫度為已知量，用T0表示。在tn時(shí)刻，冷卻氣體的流量為Fn(標(biāo)況下，升/分)，冷卻氣體熱交換后的溫度為Τη (單位為開爾文)。在tn附近的Δ t時(shí)間段內(nèi)(Λ t極小，單位為分)，冷卻氣體的流量可以認(rèn)為不變，冷卻氣體熱交換后的溫度可以認(rèn)為不變，那么在Λ t時(shí)間段內(nèi)與坩堝進(jìn)行熱交換的冷卻氣體質(zhì)量可按照公式
(1)計(jì)算。
[0097]M = (Fn* Λ t/22.4) *m (1)
[0098]公式(1)中，F(xiàn)n是Δ t時(shí)間段內(nèi)的熱交換通道內(nèi)的冷卻氣體流量；m是冷卻氣體的摩爾質(zhì)量，Μ是Δ t時(shí)間段內(nèi)經(jīng)過熱交換通道的冷卻氣體質(zhì)量。
[0099]Δ t時(shí)間段內(nèi)，冷卻氣體與坩堝的熱交換量通過公式(2)計(jì)算。
[0100]Q = C*M*AT (2)
[0101]Δ T = Tn-TO (3)
[0102]公式(2)和(3)中，Τη是tn時(shí)刻的冷卻氣體熱交換后的溫度，TO是冷卻氣體的進(jìn)氣溫度，Q是Δ t時(shí)間段內(nèi)的熱交換量，C是冷卻氣體的比熱容。
[0103]Δ t時(shí)間段內(nèi)，傳熱速率可以通過公式⑷計(jì)算。
[0104]q = Q/ Δ t (4)
[0105]公式⑷中，q是Δ t時(shí)間段內(nèi)的傳熱速率。
[0106]聯(lián)合公式(1) (2) (3) (4)得到公式(5)。
[0107]q = C* (Tn-TO) *Fn*m/22.4 (5)
[0108]公式(5)變形后得到公式(6)。
[0109]Fn = 22.4*q/ {C*m* (Tn_T0)} (6)
[0110]在實(shí)際的晶體生長過程中，為了獲得質(zhì)量良好的晶體，在不同生長時(shí)刻所需要的熱交換量是相對固定且在設(shè)定的范圍內(nèi)，也就是說不同時(shí)刻的傳熱速率相對固定且在設(shè)定的范圍內(nèi)。獲得并提供這個(gè)相對固定的傳熱速率(即預(yù)設(shè)傳熱速率)是保證該種晶體生長質(zhì)量的重要保證。在實(shí)踐中，通常按照晶體生長工藝的進(jìn)行，檢測晶體每個(gè)生長階段的傳熱速率，以此來指導(dǎo)后續(xù)晶體的生長控制。因此，公式(6)中，q是預(yù)設(shè)傳熱速率。當(dāng)然在上述公式(5)的指導(dǎo)下，檢測晶體每個(gè)生長階段的冷卻氣體流量和冷卻氣體熱交換后的溫度，通過公式(5)計(jì)算晶體生長每個(gè)階段的傳熱速率。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以從多次晶體生長檢測中選取晶體生長質(zhì)量較好的數(shù)據(jù)中選取傳熱速率，并加以優(yōu)化調(diào)整，作為預(yù)設(shè)傳熱速率。
[0111]可見，公式(6)中，q、C、m和T0均為已知參數(shù)，Τη作為冷卻氣體熱交換后的溫度可以通過步驟S101實(shí)時(shí)檢測。通過公式(6)可以計(jì)算在預(yù)設(shè)傳熱速率下所需要的冷卻氣體流量，即冷卻氣體目標(biāo)流量。
[0112]控制單元404，用于調(diào)節(jié)冷卻氣體當(dāng)前流量趨向于冷卻氣體目標(biāo)流量。
[0113]控制單元404根據(jù)步驟流量檢測單元402的檢測結(jié)果及第一計(jì)算單元403的計(jì)算結(jié)果，調(diào)節(jié)冷卻氣體的風(fēng)量，使得冷卻氣體當(dāng)前流量趨向于冷卻氣體目標(biāo)流量。
[0114]通常，熱交換晶體生長系統(tǒng)中均通過冷卻氣體輸送裝置(例如壓縮機(jī))向熱交換通道內(nèi)輸送冷卻氣體，那么控制單元404可以通過調(diào)節(jié)冷卻氣體輸送裝置的功率