一種硅芯電阻率的檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及硅生產技術領域，具體涉及一種硅芯電阻率的檢測裝置。
【背景技術】
[0002] 多晶硅芯電阻率的測量是多晶硅生產過程中必要的工藝流程，通過測量多晶硅芯 電阻率，能夠判斷所產出的多晶硅芯屬于何種指標范圍，以及判斷多晶硅芯內的雜質含量 范圍。在還原爐進行多晶硅棒生產之前，需要保證各臺還原爐內的多晶硅芯的電阻率較為 均勻，并且屬于同一種規格型號，因此，準確快速地測量出多晶硅芯的電阻率對多晶硅的生 產具有重要的意義。
[0003] 目前，行業內一般采用多晶硅芯電阻率測試儀來測量多晶硅芯的電阻率，其包括： 恒流電源、兩根金屬探針、支架、電壓表和上位機，恒流電源與多晶硅芯的兩端相連，用于向 多晶硅芯提供恒定的直流電流；兩根金屬探針間隔一定距離放置在多晶硅芯上，每根金屬 探針均刺破多晶硅芯表面的氧化層，以貼附在多晶硅芯的表面上；支架用于放置多晶硅芯； 電壓表與兩根金屬探針相連，用于測量兩根金屬探針之間的電位差；上位機分別與電壓表 和恒流電源相連，用于根據電壓表和恒流電源的輸出值計算多晶硅芯的電阻率。其中，多 晶硅芯電阻率的測量原理為：沿多晶硅芯（該多晶硅芯為現有的通用多晶硅芯）的軸向 將其平均分為4段區域，將兩根金屬探針放置在多晶硅芯上第一段區域的首尾兩端，使恒 流電源向多晶硅芯通直流電，并通過電壓表測量該兩根金屬探針之間的電位差，然后上位 機根據公式P = (A/SMV/I)計算出第一段區域的電阻率，式中，P表示電阻率，單位為 Ω ·_(歐?厘米）；V表示兩根金屬探針之間的電壓差值，單位為V(伏）；1為恒流電源向 多晶硅芯輸出的直流電流值，單位為A (安）；A為多晶硅芯的橫截面積，單位為cm2 (平方厘 米）；S為兩根金屬探針之間的間距，單位為cm(厘米）；同理，依次將該兩根金屬探針放置 在多晶硅芯上第二段區域、第三段區域和第四段區域的首尾兩端，上位機依次計算出多晶 硅芯上第二至四段區域的電阻率，并對多晶硅芯各段區域的電阻率求平均值以得到整根多 晶硅芯的電阻率，因此這種測量技術也稱為"單次單段檢測法"。
[0004] 發明人發現，現有技術這種"單次單段檢測法"至少存在如下缺陷：
[0005] 1、在測量整根多晶硅芯的電阻率時，一般需要將多晶硅芯平均分為四段區域，依 次測量出每段多晶硅芯的電阻率后再求平均值以得出整根多晶硅芯的電阻率，而依次測量 四段多晶硅芯的電阻率所花費的時間至少為4分鐘，另外還需加上重新布置金屬探針位置 和記錄每段多晶硅芯電阻率的時間，時間浪費較為嚴重，測量效率很低，在需要測量較多數 量的多晶硅芯的電阻率時，會出現供不應求的現象，從而直接影響還原爐的正常啟停周期， 進而影響多晶5圭的廣量；
[0006] 2、由于多晶硅芯較細長，在每次布置金屬探針的位置時，不易準確將金屬探針完 全貼附在多晶硅芯的表面，使得金屬探針與多晶硅芯表面之間易存在間隙，從而影響多晶 硅芯電阻率的測量精度；
[0007] 3、由于在測量整根多晶硅芯的電阻率時需要多次重新布置金屬探針的位置，而每 次布置金屬探針位置時均需使金屬探針刺破多晶硅芯表面的氧化層，力度不易掌握，使得 多次布置金屬探針的位置時易折斷多晶硅芯。
【發明內容】
[0008] 本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中所存在的上述缺陷，提供一種硅芯 電阻率的檢測裝置，其測量效率和精度較高，測量時不易折斷硅芯。
[0009] 解決本發明技術問題所采用的技術方案是：
[0010] 所述硅芯電阻率的檢測裝置包括：N個金屬探頭、操作臺、恒流電源、電壓測量單 元、控制單元和計算單元，其中，N > 3,每個金屬探頭的底部均設置有兩根金屬探針，
[0011] 待測硅芯和N個金屬探頭均與操作臺可拆卸地連接，所述操作臺使得該N個金屬 探頭沿待測硅芯的軸向排列且間隔均勻地放置在待測硅芯上，并使每根金屬探針以一定的 壓力垂直放置在待測硅芯表面上，且每個金屬探頭的兩根金屬探針也沿待測硅芯的軸向排 列；
[0012] 所述恒流電源與待測硅芯的兩端連接，用于向待測硅芯提供恒定的直流電流；
[0013] 所述電壓測量單元與所述N個金屬探頭連接，用于同時測量每個金屬探頭的兩根 金屬探針之間的電位差，并將測得的電位差輸出至控制單元；
[0014] 所述控制單元分別與電壓測量單元和恒流電源連接，用于控制恒流電源向待測硅 芯兩端輸出的直流電流的正、反向，控制電壓測量單元中測量回路的正、反向，以及將恒流 電源的直流電流值和電壓測量單元的輸出值轉換為計算單元可識別的數據，并輸出至計算 單元；
[0015] 所述計算單元分別與恒流電源和電壓測量控制單元連接，其內預存有硅芯電阻率 的計算公式，用于根據其內預存的計算公式和控制單元輸出的數據用于根據恒流電源和電 壓測量單元的輸出值計算得出待測硅芯的電阻率。
[0016] 優選地，所述電壓測量單元采用電壓變送器，其輸入、輸出量程可調；所述電壓變 送器的信號輸入端輸入〇~75mV的電壓信號，其信號輸出端輸出4~20mA的電流信號；所 述電壓變送器用于同時測量每個金屬探頭的兩根金屬探針之間的電位差，還用于隔離輸入 信號、輸出信號和電源信號，以及浪涌保護。
[0017] 優選地，所述控制單元包括繼電器和可編程邏輯控制器，所述計算單元采用上位 顯示組態軟件，
[0018] 所述可編程邏輯控制器用于通過內部編程控制繼電器時序性吸合與斷開，以時序 性控制恒流電源輸出的直流電流的正、反向，和時序性控制電壓測量單元中測量回路的正、 反向；還用于將恒流電源、電壓測量單元的輸出值轉換為上位顯示組態軟件可識別的數據， 并通過可編程邏輯控制器與上位顯示組態軟件之間建立的通訊協議將轉換后的數據傳遞 給上位顯示組態軟件；
[0019] 所述上位顯示組態軟件用于編寫硅芯電阻率的計算公式，并根據所述公式和可編 程邏輯控制器輸出的數據計算得出待測硅芯的電阻率。
[0020] 優選地，所述操作臺包括基座、多個可調式基座支架、硅芯固定子單元和金屬探頭 調節子單元，
[0021] 所述多個可調式基座支架間隔均勻地設置在基座底部，用于調芐基座相對于地面 的距離；
[0022] 所述硅芯固定子單元和金屬探頭調節子單元均設置在基座上，所述硅芯固定子單 元與待測硅芯可拆卸地連接，用于固定待測硅芯；所述金屬探頭調節子單元與N個金屬探 頭可拆卸地連接，用于調節N個金屬探頭的位置，以使其沿待測硅芯的軸向排列且間隔均 勻地放置在待測硅芯上，并使每根金屬探針以一定的壓力垂直放置在待測硅芯表面上。
[0023] 優選地，所述可調式基座支架包括絲杠、連接件和支撐件，
[0024] 所述基座上設置有與所述絲杠的數量相同且位置相對應的螺紋通孔，所述基座上 設置的螺紋通孔與其對應的絲桿相匹配；
[0025] 所述連接件的一端與絲桿相連，另一端與支撐件相連，用于將絲桿和支撐件連成 一體；
[0026] 所述支撐件采用能夠支撐基座的結構。
[0027] 優選地，所述硅芯固定子單元采用開口角度可調式卡槽結構，且卡槽的長度方向 與待測硅芯的軸向平行。
[0028] 優選地，所述金屬探頭調節子單元包括N個立柱、N個調節模塊、連接軸和手柄，
[0029] 所述N個立柱間隔均勻地垂直固定在基座上；
[0030] 所述調節模塊包括旋轉件和移動件，且每個調節模塊的旋轉件和移動件均通過連 接軸連接，每個調節模塊的旋轉件均對應一個金屬探頭，每個金屬探頭均固定在其對應的 旋轉件上且位于固定在硅芯固定子單元中的待測硅芯的正上方，每個調節模塊的移動件均 對應一根立柱，并與其對應的立柱可拆卸地連接；
[0031] 所述連接軸與固定在硅芯固定子單元中的待測硅芯平行設置，所述N個調節模塊 的旋轉件和移動件均套裝在連接軸上，且旋轉件能隨連接軸一起轉動；
[0032] 所述手柄固定在連接軸的一端，用于使連接軸轉動，并能帶動N個調節模塊的旋 轉件一起轉動。
[0033] 優選地，所述移動件采用三角支架，所述旋轉件采用卡套，
[0034] 所述三角支架包括第一空心柱狀部、第一三角板狀部和第二三角板狀部，所述第 一空心柱狀部套裝在對應的立柱上，且所述第一空心柱狀部的側面設置有至少一個螺孔； 所述第一三角板狀部和第二三角板狀部均呈直角三角形且平行設置，二者的一條直角邊均 與第一空心柱狀部的側面相連，二者的另一條直角邊均與第一空心柱狀部頂端平齊，且二 者的外表面分別與第一空心柱狀部的側面相切；
[0035] 所述卡套包括平面板狀部和第二空心柱狀部，所述平面板狀部與第二空心柱狀部 的側面相連，且所述第二空心柱狀部的軸心與平面板狀部垂直，所述第二空心柱狀部套裝 在對應的金屬探頭上，且所述第二空心柱狀部的側面設置有至少一個螺孔；設置在所述金 屬探頭底部的兩根金屬探針通過貫穿金屬探頭內部并從金屬探頭的頂端鉆出的導線與電 壓測量單元電連接；
[0036] 所述三角支架的第一三角板狀部和第二三角板狀部的遠離第一空心柱狀部一側 的邊緣處設置有位置相對的通孔，且該通孔的軸心與第一空心柱狀部的軸心垂直，所述卡 套的平面板狀部的遠離第二空心柱狀部一側的邊緣處也設置有通孔，該通孔的軸心與第二 空心柱狀部的軸心垂直，所述連接軸設置在第一三角板狀部、第二三角板狀部和平面板狀 部的通孔內，且所述平面板狀部的通孔與連接軸固定連接。
[0037] 優選地，所述檢測裝置還包括顯示單元，
[0038] 所述顯示單元與計算單元連接，用于顯示計算單元計算得出的各根待測硅芯的電 阻率。
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