多晶硅铸锭炉的石墨加热器及多晶硅铸锭炉的制作方法

本发明涉及多晶硅生产技术领域，具体涉及一种用于多晶硅铸锭炉的石墨加热器，还涉及一种安装有这种石墨加热器的多晶硅铸锭炉。

背景技术：

在晶体硅发电领域，行业竞争日趋激烈，晶体硅越来越向高品质、高效率产品方向发展。业界普遍认为一个热量分布均匀的晶体硅生长炉的热场结构是高效、高品质晶体硅生长必不可少的条件。

然而目前的多晶铸锭炉，普遍采用顶(1面)侧(4面)5面加热方式，顶侧加热器三相电阻R按三角形接法连接外部电源。由于侧部4个面上相同阻值加热器要均分为三相，然后接外电路的3相电，必然导致热场四个面热量分布不均匀，这样晶硅生长炉内部热量分布不对称，导致方锭的晶体生长质量不是完全一致。

目前常规使用的顶部加热器连接方式等效为电路中的三角形接法，三相设计电阻R0一样保证输出功率也一样。侧部加热器由于是四个面的加热器R1由三个吊臂R2连接外部三相电，由于四个面上只有三个面有吊臂，导致热量在炉腔内分布不均匀。从而影响晶体生长的界面，进而影响晶体生长的质量。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种多晶硅铸锭炉的石墨加热器，能够在铸锭炉内获得均匀的热场。

一种多晶硅铸锭炉的石墨加热器，包括：

顶部加热器，包括电阻值相等的两部分及两个石墨电极，所述两个石墨电极按照将所述电阻值相等的两部分并联的方式接线；

侧部加热器组件，包括围成一圈且电阻值相等的四部分及四个石墨电极，所述两个石墨电极按照将所述电阻值相等的四部分并联的方式接线。

上述石墨加热器，顶部加热器和侧部加热器组件各包括阻值相等若干部分，通过石墨电极实现并联接线，能够保证顶部加热器的每一部分上的电压彼此相等，相同时间内发热量相等；及保证侧部加热器组件的每一部分的电压也彼此相等，相同时间内发热量相等，从而能够在铸锭炉内获得均匀的热场。

在其中一个实施例中，还包括第一线端和第二线端，其中顶部加热器所连接的两个石墨电极分别连接至一线端和第二线端，所述侧部加热器组件所连接的四个石墨电极分别连接至第一线端或第二线端。

在其中一个实施例中，第一线端和第二线端用以连接三相电源中的两相，或用以连接直流电源的正极和负极。

在其中一个实施例中，所述侧部加热器组件包括四个侧部加热器，通过四个转接板依次首尾连接。

在其中一个实施例中，所述侧部加热器组件上的四个石墨电极分别连接在所述四个转接板上。

在其中一个实施例中，所述转接板包括间隔设置的两个转接部、连接两个转接部的连接部，所述转接部连接侧部加热器，侧部加热器组件上的石墨电极则连接所述连接部。

在其中一个实施例中，所述顶部加热器位于侧部加热器组件的四个石墨电极之间，所述连接部朝向所述顶部加热器延伸。

在其中一个实施例中，所述侧部加热器与所述转接板在竖直方向上具有至少两个连接位置，使相邻的侧部加热器的相对高度位置可调。

在其中一个实施例中，所述顶部加热器由两个加热板拼接而成，所述顶部加热器的两个石墨电极位于两个加热板的拼接线上。

还提出一种多晶硅铸锭炉，包括炉体，其中所述炉体内设置有前述任一项的加热器。

附图说明

图1为一个实施例的多晶硅铸锭炉的石墨加热器的示意图；

图2为图1的加热器的俯视示意图；

图3为石墨加热器中顶部加热器的等效电路连接方式；

图4为石墨加热器中侧部加热器的等效电路连接方式。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图，说明本发明的较佳实施方式。

参考图1和图2，提供了一种用于多晶硅铸锭炉的石墨加热器100，用以在铸锭过程中对坩埚中的硅料进行加热。石墨加热器100包括顶部加热器110和侧部加热器组件120，分别自坩埚顶部和四周对坩埚中的硅料进行加热。

顶部加热器110设置为位于侧部加热器组件120上方。顶部加热器110由两个并排设置的加热板112拼接而成。顶部加热器110的两个石墨电极130位于两个加热板112的拼接线上。每一个石墨电极130均同时与两个加热板112连接。

如图3所示，当顶部加热器110连接外部电源时，利用两个石墨电极130可以实现将两个电阻值相等的两部分并联，即将两个加热板112并联。每个加热板112的电阻值均为R00，两部分定义为电阻R00，两个电阻R00电压相等，相同时间发热量相同，使坩埚上方的热场对称。

图1中，两个加热板112阻值相等且并排放置。两个加热板112也可以是呈在同一平面但彼此之间呈嵌套关系。如加热板112为图1所示的由n形板组合成，n形板的凸起和凹槽部分可以实现嵌套。

参图1，侧部加热器组件120围成四方形，具有四个加热面，分别用以从坩埚四周对硅料进行加热。侧部加热器组件120设置为由电阻值相等的四部分(定义为电阻R11)围成。另外，还设置有四个石墨电极130，每一个石墨电极130连接相邻的两个电阻R11，由此，参图3，当侧部加热器组件120的四个石墨电极130接通电源后，通过四个石墨电极130可实现此四电阻R11并联。由于各部分电阻值均为R11，可以实现各部分电压相等，相同时间发热量相同，使坩埚四周的热场对称。

一个实施例中，侧部加热器组件120由四个转接板124连接相邻的侧部加热器122。转接板124位于四个侧部加热器122围成的四边形的拐角处。侧部加热器组件120的四个石墨电极130分别连接在四个转接板124上，这样相邻的两个石墨电极130之间均为一个侧部加热器122加上转接板124的部分，可以保证各部分的电阻值相等。

在一个实施例中，转接板124包括间隔设置的两个转接部1241、连接两个转接部1241的连接部1243，其中转接部1241连接侧部加热器122，侧部加热器组件120上的石墨电极130则连接至连接部1243。

在一个实施例中，侧部加热器122与转接板124在竖直方向上具有至少两个连接位置，使相邻的侧部加热器122的相对高度位置可调，通过改变侧部加热器122的位置，可以更好地优化铸锭炉热场结构，提高铸锭质量，满足不同顶/侧加热器功率分配切换要求，进而适应做全熔或者半熔高效多晶。

参图1，转接板124上以上、下方式设置有多组固定孔1245，每组固定孔1245有两个且并排设置，使得侧部加热器122在转接板124的安装位置可调。

侧部加热器组件120的石墨电极130设置在侧部加热器组件120围成的四方形的拐角处，当然其位置可以在其他地方，只要在圆周方向上分割成的四部分的电阻值相等即可。

石墨加热器100的顶部加热器110上设置的两个电阻R00通过两个石墨电极130并联。同时侧部加热器组件120的四个电阻R11通过四个石墨电极130并联。从而可以保证接通电源时各电阻R00在相同时间内发热量相同，各电阻R11在相同时间内发热量相同。下面进一步详细描述。

参图3，为顶部加热器110的等效电路连接图。其中，借助两个石墨电极130，左侧的电阻R00的两端可分别连接三相电路中的U相和V相，右侧的电阻R00的两端可分别连接三相电路中的U相和V相，二者构成并联电路，因此每一个电阻R00上的电压都相等，在相同时间内发热量相同。

此外，两个电阻R00也可以是均连接至直流电源的正极和负极。同样能报保证每一个电阻R00上的电压都相等，在相同时间内发热量相同。

为了接线方便，可以设置两个线端，其他使两个电阻R00构成并联电路。如，设置第一线端和第二线端，，将两个石墨电极130分别连接至第一线端和第二线端，使用时，将两个线端连接三相电源中的两相，或连接直流电源的正极和负极即可。

图4为侧部加热器组件120的等效电路连接图。其中，借助相邻两个石墨电极130，将左侧上方的电阻R11连接三相电源中的U相和V相；借助相邻两个石墨电极130，将左侧下方的电阻R11连接三相电源中的V相和U相；借助相邻两个石墨电极130，将右侧下方的电阻R11连接三相电源中的U相和V相；借助相邻两个石墨电极130，将右侧上方的电阻R11连接三相电源中的V相和U相。可以看到，图4中，四个电阻R11构成并联电路，因此每一电阻R11，其上的电压是相等，各电阻R11在相同时间内发热量相同。

进一步地，由图4可知，只要侧部加热器组件120上连接的石墨电极130按照使四个电阻R11构成并联电路的方式接通电源，即可保证每一个电阻R11上的电压都相等。

为了接线方便，可以设置两个线端，提前连接好侧部加热器组件120的供电电路，使用时只需要将线端接通电源即可。其中，侧部加热器组件120上的四个石墨电极130设置为共连接至两个线端，且相邻的石墨电极130连接的线端不同。这样，侧部加热器组件120上的四个石墨电极130将四个电阻R11并联。只要将两个线端与电源接通，保证相邻两个石墨电极130上连接的电压均一致即可，即保证每一个电阻R11上的电压都相等。

图4中，示意了利用三相电源对侧部加热器组件120供电的情况。可以看到，三相电源中的W相并不需要使用，因此三相电源也可以改用直流电源替代。即，相邻两个石墨电极130分别连接至直流电源的正极和负极。依次类推，实现四个电阻R11均与直流电源接通。

多晶硅铸锭炉中，顶部加热器110和侧部加热器组件120采用同一路电源供电。因此，将每一电阻R11上的两个石墨电极也分别连接至第一线端和第二线端。换言之，顶部加热器110和侧部加热器组件120共用第一线端和第二线端。这样，使用时，只需要将第一线端和第二线端与三相电源中的两相接通即可，或者将第一线端和第二线端与直流电源的正极和负极接通即可。

此外，还提出一种多晶硅铸锭炉，包括炉体、设置炉体内的隔热笼、设置在隔热笼内的热交换台、置于热交换台上的坩埚，隔热笼内设置有前述的石墨加热器100。

其中，顶部加热器110设置在坩埚上方。侧部加热器组件120的四个侧部加热器122则分别位于坩埚的一个侧壁的外部。顶部加热器110位于侧部加热器组件120的四个石墨电极130之间，连接部1243朝向顶部加热器110延伸，利于提高坩埚上方空间利用率。

结合前文的描述可知，当利用石墨加热器100对硅料加热时，可以获得对称的热场，为晶体生产提供相对对称的晶体生长环境。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。