一种硅芯电阻率的检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及硅生产技术领域，具体涉及一种硅芯电阻率的检测装置。
【背景技术】
[0002] 多晶硅芯电阻率的测量是多晶硅生产过程中必要的工艺流程，通过测量多晶硅芯 电阻率，能够判断所产出的多晶硅芯属于何种指标范围，以及判断多晶硅芯内的杂质含量 范围。在还原炉进行多晶硅棒生产之前，需要保证各台还原炉内的多晶硅芯的电阻率较为 均匀，并且属于同一种规格型号，因此，准确快速地测量出多晶硅芯的电阻率对多晶硅的生 产具有重要的意义。
[0003] 目前，行业内一般采用多晶硅芯电阻率测试仪来测量多晶硅芯的电阻率，其包括： 恒流电源、两根金属探针、支架、电压表和上位机，恒流电源与多晶硅芯的两端相连，用于向 多晶硅芯提供恒定的直流电流；两根金属探针间隔一定距离放置在多晶硅芯上，每根金属 探针均刺破多晶硅芯表面的氧化层，以贴附在多晶硅芯的表面上；支架用于放置多晶硅芯； 电压表与两根金属探针相连，用于测量两根金属探针之间的电位差；上位机分别与电压表 和恒流电源相连，用于根据电压表和恒流电源的输出值计算多晶硅芯的电阻率。其中，多 晶硅芯电阻率的测量原理为：沿多晶硅芯（该多晶硅芯为现有的通用多晶硅芯）的轴向 将其平均分为4段区域，将两根金属探针放置在多晶硅芯上第一段区域的首尾两端，使恒 流电源向多晶硅芯通直流电，并通过电压表测量该两根金属探针之间的电位差，然后上位 机根据公式P = (A/SMV/I)计算出第一段区域的电阻率，式中，P表示电阻率，单位为 Ω ·_(欧?厘米）；V表示两根金属探针之间的电压差值，单位为V(伏）；1为恒流电源向 多晶硅芯输出的直流电流值，单位为A (安）；A为多晶硅芯的横截面积，单位为cm2 (平方厘 米）；S为两根金属探针之间的间距，单位为cm(厘米）；同理，依次将该两根金属探针放置 在多晶硅芯上第二段区域、第三段区域和第四段区域的首尾两端，上位机依次计算出多晶 硅芯上第二至四段区域的电阻率，并对多晶硅芯各段区域的电阻率求平均值以得到整根多 晶硅芯的电阻率，因此这种测量技术也称为"单次单段检测法"。
[0004] 发明人发现，现有技术这种"单次单段检测法"至少存在如下缺陷：
[0005] 1、在测量整根多晶硅芯的电阻率时，一般需要将多晶硅芯平均分为四段区域，依 次测量出每段多晶硅芯的电阻率后再求平均值以得出整根多晶硅芯的电阻率，而依次测量 四段多晶硅芯的电阻率所花费的时间至少为4分钟，另外还需加上重新布置金属探针位置 和记录每段多晶硅芯电阻率的时间，时间浪费较为严重，测量效率很低，在需要测量较多数 量的多晶硅芯的电阻率时，会出现供不应求的现象，从而直接影响还原炉的正常启停周期， 进而影响多晶5圭的广量；
[0006] 2、由于多晶硅芯较细长，在每次布置金属探针的位置时，不易准确将金属探针完 全贴附在多晶硅芯的表面，使得金属探针与多晶硅芯表面之间易存在间隙，从而影响多晶 硅芯电阻率的测量精度；
[0007] 3、由于在测量整根多晶硅芯的电阻率时需要多次重新布置金属探针的位置，而每 次布置金属探针位置时均需使金属探针刺破多晶硅芯表面的氧化层，力度不易掌握，使得 多次布置金属探针的位置时易折断多晶硅芯。
【发明内容】
[0008] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种硅芯 电阻率的检测装置，其测量效率和精度较高，测量时不易折断硅芯。
[0009] 解决本发明技术问题所采用的技术方案是：
[0010] 所述硅芯电阻率的检测装置包括：N个金属探头、操作台、恒流电源、电压测量单 元、控制单元和计算单元，其中，N > 3,每个金属探头的底部均设置有两根金属探针，
[0011] 待测硅芯和N个金属探头均与操作台可拆卸地连接，所述操作台使得该N个金属 探头沿待测硅芯的轴向排列且间隔均匀地放置在待测硅芯上，并使每根金属探针以一定的 压力垂直放置在待测硅芯表面上，且每个金属探头的两根金属探针也沿待测硅芯的轴向排 列；
[0012] 所述恒流电源与待测硅芯的两端连接，用于向待测硅芯提供恒定的直流电流；
[0013] 所述电压测量单元与所述N个金属探头连接，用于同时测量每个金属探头的两根 金属探针之间的电位差，并将测得的电位差输出至控制单元；
[0014] 所述控制单元分别与电压测量单元和恒流电源连接，用于控制恒流电源向待测硅 芯两端输出的直流电流的正、反向，控制电压测量单元中测量回路的正、反向，以及将恒流 电源的直流电流值和电压测量单元的输出值转换为计算单元可识别的数据，并输出至计算 单元；
[0015] 所述计算单元分别与恒流电源和电压测量控制单元连接，其内预存有硅芯电阻率 的计算公式，用于根据其内预存的计算公式和控制单元输出的数据用于根据恒流电源和电 压测量单元的输出值计算得出待测硅芯的电阻率。
[0016] 优选地，所述电压测量单元采用电压变送器，其输入、输出量程可调；所述电压变 送器的信号输入端输入〇~75mV的电压信号，其信号输出端输出4~20mA的电流信号；所 述电压变送器用于同时测量每个金属探头的两根金属探针之间的电位差，还用于隔离输入 信号、输出信号和电源信号，以及浪涌保护。
[0017] 优选地，所述控制单元包括继电器和可编程逻辑控制器，所述计算单元采用上位 显示组态软件，
[0018] 所述可编程逻辑控制器用于通过内部编程控制继电器时序性吸合与断开，以时序 性控制恒流电源输出的直流电流的正、反向，和时序性控制电压测量单元中测量回路的正、 反向；还用于将恒流电源、电压测量单元的输出值转换为上位显示组态软件可识别的数据， 并通过可编程逻辑控制器与上位显示组态软件之间建立的通讯协议将转换后的数据传递 给上位显示组态软件；
[0019] 所述上位显示组态软件用于编写硅芯电阻率的计算公式，并根据所述公式和可编 程逻辑控制器输出的数据计算得出待测硅芯的电阻率。
[0020] 优选地，所述操作台包括基座、多个可调式基座支架、硅芯固定子单元和金属探头 调节子单元，
[0021] 所述多个可调式基座支架间隔均匀地设置在基座底部，用于调苄基座相对于地面 的距离；
[0022] 所述硅芯固定子单元和金属探头调节子单元均设置在基座上，所述硅芯固定子单 元与待测硅芯可拆卸地连接，用于固定待测硅芯；所述金属探头调节子单元与N个金属探 头可拆卸地连接，用于调节N个金属探头的位置，以使其沿待测硅芯的轴向排列且间隔均 匀地放置在待测硅芯上，并使每根金属探针以一定的压力垂直放置在待测硅芯表面上。
[0023] 优选地，所述可调式基座支架包括丝杠、连接件和支撑件，
[0024] 所述基座上设置有与所述丝杠的数量相同且位置相对应的螺纹通孔，所述基座上 设置的螺纹通孔与其对应的丝杆相匹配；
[0025] 所述连接件的一端与丝杆相连，另一端与支撑件相连，用于将丝杆和支撑件连成 一体；
[0026] 所述支撑件采用能够支撑基座的结构。
[0027] 优选地，所述硅芯固定子单元采用开口角度可调式卡槽结构，且卡槽的长度方向 与待测硅芯的轴向平行。
[0028] 优选地，所述金属探头调节子单元包括N个立柱、N个调节模块、连接轴和手柄，
[0029] 所述N个立柱间隔均匀地垂直固定在基座上；
[0030] 所述调节模块包括旋转件和移动件，且每个调节模块的旋转件和移动件均通过连 接轴连接，每个调节模块的旋转件均对应一个金属探头，每个金属探头均固定在其对应的 旋转件上且位于固定在硅芯固定子单元中的待测硅芯的正上方，每个调节模块的移动件均 对应一根立柱，并与其对应的立柱可拆卸地连接；
[0031] 所述连接轴与固定在硅芯固定子单元中的待测硅芯平行设置，所述N个调节模块 的旋转件和移动件均套装在连接轴上，且旋转件能随连接轴一起转动；
[0032] 所述手柄固定在连接轴的一端，用于使连接轴转动，并能带动N个调节模块的旋 转件一起转动。
[0033] 优选地，所述移动件采用三角支架，所述旋转件采用卡套，
[0034] 所述三角支架包括第一空心柱状部、第一三角板状部和第二三角板状部，所述第 一空心柱状部套装在对应的立柱上，且所述第一空心柱状部的侧面设置有至少一个螺孔； 所述第一三角板状部和第二三角板状部均呈直角三角形且平行设置，二者的一条直角边均 与第一空心柱状部的侧面相连，二者的另一条直角边均与第一空心柱状部顶端平齐，且二 者的外表面分别与第一空心柱状部的侧面相切；
[0035] 所述卡套包括平面板状部和第二空心柱状部，所述平面板状部与第二空心柱状部 的侧面相连，且所述第二空心柱状部的轴心与平面板状部垂直，所述第二空心柱状部套装 在对应的金属探头上，且所述第二空心柱状部的侧面设置有至少一个螺孔；设置在所述金 属探头底部的两根金属探针通过贯穿金属探头内部并从金属探头的顶端钻出的导线与电 压测量单元电连接；
[0036] 所述三角支架的第一三角板状部和第二三角板状部的远离第一空心柱状部一侧 的边缘处设置有位置相对的通孔，且该通孔的轴心与第一空心柱状部的轴心垂直，所述卡 套的平面板状部的远离第二空心柱状部一侧的边缘处也设置有通孔，该通孔的轴心与第二 空心柱状部的轴心垂直，所述连接轴设置在第一三角板状部、第二三角板状部和平面板状 部的通孔内，且所述平面板状部的通孔与连接轴固定连接。
[0037] 优选地，所述检测装置还包括显示单元，
[0038] 所述显示单元与计算单元连接，用于显示计算单元计算得出的各根待测硅芯的电 阻率。
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