SiC作為一種新型半導體材料，以其優(yōu)良的物理化學特性和電特性，成為制造短波長光電子器件、高溫器件、抗輻照器件和大功率／高額電子器件最重要的材料。目前，SiC器件和其各類傳感器已逐步成為半導體行業(yè)的關鍵器件之一，發(fā)揮著越來越重要的作用。 為了滿足晶體生長苛刻的環(huán)境要求，實現(xiàn)晶體生長的工藝，SiC單晶材料生長爐采用了大量控制設備?？刂圃O備大體上可以分為真空設備、加溫設備和運動設備。 真空設備包括變頻器、真空計、真空泵、智能控制儀表、真空控制器和密封設備等。真空計采集爐腔內的真空度，真空控制器根據(jù)真空度變化調節(jié)變頻器頻率，進而改變真空泵的運行頻率，以保證爐腔內真空度的穩(wěn)定。 加溫設備包括中頻加熱爐、中頻電源、電流/電壓傳感器、可控硅和PID智能調節(jié)溫控儀表等。溫控儀表采集電流傳感器的模擬量信號，根據(jù)電流值和設定值進行PID調節(jié)，輸出給可控硅來調節(jié)中頻電源的電壓，進而保證爐內溫度的穩(wěn)定。 運動設備包括PLC、步進電機、絲杠、導軌、編碼器、限位開關和觸摸屏等。PLC是運動設備的核心。該方案選用和利時公司的HOLLiAS LM系列PLC的CPU模塊LM3106A，分別控制坩堝桿、籽晶桿的步進電機和坩堝自轉的電機。在坩堝桿和籽晶桿的步進電機和絲杠之間，選用兩個兩級減速器：一級為80：1，二級為100：1。當快速調節(jié)坩堝桿和籽晶桿平移位置時只使用一級減速，當慢速調節(jié)或者拉晶過程中兩級都使用，減速比為8000：1，坩堝自轉選用12：1的一級減速器。觸摸屏通過RS485口以ModBus協(xié)議連接兩個PLC從站，進行相關參數(shù)的設定和顯示。三個步進電機分別驅動絲杠帶動坩堝桿和籽晶桿的上下移動及坩堝自轉。兩個編碼器用于反饋坩堝桿和籽晶桿的位置等信號。 基于和利時PLC的SiC晶體生長爐控制系統(tǒng)，憑借PLC的高速輸出和高速計數(shù)功能，出色地完成了碳化硅晶體生長爐的運動控制功能，且電機轉速穩(wěn)定、定位準確。