單晶矽與多晶矽生產技術問答

《單晶矽與多晶矽生產技術問答》是2012年04月化學工業出版社出版的圖書，作者是劉寄聲。

基本信息

• 名稱：單晶矽與多晶矽生產技術問答

出版信息

ISBN：9787122132338

定價：58.00元

作者：劉寄聲 編著

出版社：化學工業出版社

出版時間：2012年04月

版次：1-1

裝幀：平

字數：496千字

開卷分類：工程技術

內容簡介

本書闡述了單晶矽與多晶矽生產的基本原理和主要設備，列舉了實際生產技術方面的基礎知識，還給出了大量技術實例，論述了單晶矽與多晶矽生產操作方法和安全生產注意事項等。本書所列多是單晶矽與多晶矽生產企業人員應知和應會的技術內容及理論問題，注重理論與實踐的緊密結合，以培養職業崗位實際能力為目標，突出強調套用性和實踐性。 本書根據編者多年實踐經驗進行編寫，既有操作實踐知識，又有基礎理論；力求深入淺出，通俗易懂。希望通過本書出版，能為促進我國光伏產業發展，並對生產一線的讀者能有所幫助

目錄信息

第1章矽的基本知識

11什麼是矽？1

12為什麼有人將矽稱為矽？2

13矽在地球上的儲量是怎樣的？2

14人類是何時首次獲得單質矽的？2

15為什麼說矽是碳族元素？3

16矽有什麼物理性質？4

17矽有什麼化學性質？矽有什麼電學性能？4

18工業用矽是怎樣分類的？5

19什麼是工業矽？5

110工業矽是怎樣生產的？5

111對工業矽有什麼要求？7

112什麼是矽石？什麼是水晶石？8

113什麼是矽粉？什麼是石英粉？什麼是白炭黑？8

114自然界的物質有哪三種狀態？9

115什麼是晶體？什麼是非晶體？10

116什麼是解理性？11

117什麼是各向異性？12

118什麼是晶面？什麼是晶向？12

119矽晶體不同晶面或晶向有什麼不同？13

120什麼是晶體缺陷？什麼是位錯？14

121晶體與非晶體哪個內能高？15

122晶體與非晶體的熔點有什麼不同？15

123什麼是霍爾效應？16

124什麼是多晶矽？什麼是單晶矽？16

125多晶矽有什麼用途？單晶矽有什麼用途？17

126什麼是純度？20

127純度怎么表示？20

128什麼是分凝現象？什麼是分凝係數？22

129雜質對半導體有什麼影響？22

130雜質在半導體中有什麼作用？23

131什麼是本徵半導體？什麼是雜質半導體？23

132什麼是半導體？半導體有哪些獨特的性能？24

133半導體材料的種類有哪些？25

134什麼是電阻率？什麼是電導率？26

135半導體與金屬導體有什麼不同？27

136為什麼半導體的導電不如導體？28

137雜質在半導體中有什麼作用？29

138半導體中的雜質可分為哪兩類？電中性雜質對半導體有哪些作用？29

139雜質在半導體的晶格中占什麼位置呢？30

140什麼是載流子？什麼是帶正電的載流子？30

141什麼是載流子濃度？31

142什麼是載流子遷移率？31

143什麼是載流子複合？什麼是平衡狀態？什麼是壽命？32

144什麼是多數載流子？什麼是少數載流子？32

145什麼是P型半導體？什麼是N型半導體？33

第2章單晶矽的生產方法

21什麼是單晶矽？什麼是“FZ”單晶？什麼是“CZ”單晶？34

22直拉法單晶矽是怎樣生產的？35

23什麼是籽晶？單晶矽生產對籽晶有哪些要求？37

24怎樣進行化學處理？37

25裝爐時應該注意什麼？38

26什麼是真空？什麼是真空度？39

27種晶時應該注意什麼？39

28怎樣縮頸？怎樣放肩？40

29怎樣等徑？怎樣收尾？41

210拉晶時溫度和拉速是怎樣變化的？41

211單晶矽中都含有哪些雜質？42

212氧雜質對單晶矽有什麼影響？什麼是內吸雜工藝？42

213碳雜質對單晶矽有什麼影響？43

214金屬雜質對單晶矽有什麼影響？44

215摻雜方法有哪幾種？44

216什麼是浮渣？出現浮渣怎樣處理？45

217什麼是跳矽？什麼是搭橋？出現跳矽和搭橋怎樣處理？45

218拉單晶時會出現哪些不正常現象？46

219影響單晶矽縱向均勻性的有哪些因素？有哪些解決方法？47

220影響單晶矽徑向均勻性的有哪些因素？有哪些解決方法？47

221在保護氣氛中與真空下拉晶有什麼不同？48

222單晶矽產生位錯有哪些原因？怎樣減少位錯？48

223什麼是晶變？49

224什麼是直拉單晶矽的減壓工藝？49

225什麼是磁場直拉單晶矽生產法？51

226晶體生長時固液界面有哪幾種？如何保持固液界面平坦？51

227對單晶爐的熱系統有哪些改良？52

228什麼是區熔提純法？什麼是懸浮區熔法？53

229懸浮區熔法生長單晶與直拉法生長單晶比較各有什麼優缺點？55

230區熔時怎樣接棒？56

231籽晶與矽棒怎樣連線？56

232區熔過後出現多晶怎么辦？57

第3章多晶矽的生產方法

31多晶矽的生產方法有哪些？其中傳統的生產方法有哪些？新（現代）的生產方法有哪些？58

32常用的傳統生產法是哪幾種？59

33什麼是改良西門子法？60

34最初的西門子法的工藝流程是怎樣的？61

35西門子法經過了哪些改良？69

36什麼是冷氫化法？什麼是熱氫化法？74

37什麼是四氯化矽氫還原法？74

38什麼是矽烷裂解法？79

39精餾提純法矽烷裂解法的工藝流程是怎樣的？80

310吸附提純法矽烷裂解法的工藝流程是怎樣的？85

311什麼是四氯化矽鋅還原法？87

312什麼是流化床？什麼是流化床法？88

313什麼是氣液沉積法？89

314什麼是三氯氫矽和四氯化矽混合源生產多晶矽的方法？90

315什麼是多晶矽與石英玻璃的聯合製備法？90

316一種沒有四氯化矽排放的多晶矽的生產法是怎么回事？94

317什麼是提純？提純的方法有哪些？95

318什麼是化學提純法？什麼是物理提純法？97

319什麼是CVD法？什麼是PVD法？97

320什麼是矽源？97

321改良西門子法的還原爐里怎么會有四氯化矽？98

322四氯化矽氫還原法的還原爐里怎么會有三氯氫矽？98

323氫還原法生產多晶矽的生長速率與什麼有關？99

324氫還原反應有什麼條件？氫還原的反應過程是怎樣的？99

325氫還原工序除了還原爐還需要什麼？100

326氫還原的具體工藝流程是怎樣的？101

327還原爐是用什麼方法加料的？104

328什麼是置換？怎么置換？104

329還原爐的啟動方法有哪幾種？105

330多晶矽工廠建成後怎么開車？105

331怎樣防止多晶矽倒棒？111

332還原爐裝爐時應該注意什麼？112

333還原爐運行時應該注意什麼？112

334還原爐停爐拆爐時應該注意什麼？113

335影響還原效果的因素有哪些？113

336什麼是夾層？什麼是氧化分層？114

337為什麼要還原爐開爐時慢升溫，停爐時慢降溫？114

第4章三氯氫矽和四氯化矽的生產方法

41什麼是三氯氫矽？三氯氫矽有什麼用途？115

42什麼是四氯化矽？四氯化矽有什麼用途？116

43四氯化矽是怎樣製備的？117

44三氯氫矽是怎樣製備的？121

45生產三氯氫矽為什麼用粉狀工業矽？生產四氯化矽為什麼用塊狀工業矽？125

46三氯氫矽是怎樣提純的？125

47四氯化矽是怎樣提純的？128

48什麼是飽和蒸汽、飽和蒸汽壓？129

49什麼是物理提純？什麼是化學提純？129

410四氯化矽的顏色太重是什麼原因？130

411什麼是汽化？什麼是液化？130

412什麼是蒸發？131

413什麼是沸騰？什麼是沸點？131

414什麼是高沸點？什麼是低沸點？131

415什麼是易揮發組分？什麼是難揮發組分？131

416什麼是蒸餾？什麼是精餾？131

417三組分的液體混合物怎么精餾？132

418什麼是回流比？133

419什麼是減壓蒸餾？133

420什麼是加壓蒸餾？133

421精餾塔中的爆響是怎么回事？134

422什麼是濕氮去磷法？134

423什麼是吸附提純法？134

424什麼是絡合物提純法？135

425為什麼不允許空氣進入精餾塔？136

426什麼是密閉蒸餾？什麼是補充氣體？136

427什麼是二氯二氫矽？二氯二氫矽是怎樣生產的？136

428什麼是理論塔板？什麼是塔的全流量？137

429什麼是液泛現象？什麼是液泛溫度？137

430什麼是間斷精餾法？什麼是連續精餾法？138

431精餾塔為什麼要保溫？140

432精餾塔上為什麼要有放空管？為什麼要有W形管？140

433精餾塔上的放空管怎樣液封？加壓精餾塔上的放空管怎樣液封？140

434什麼是乳化塔？142

435對多晶矽質量影響較大的污垢有哪些？多晶矽生產所要清洗的設備主要有哪些？142

436怎樣清洗精餾塔？143

437精餾塔操作的關鍵參數有哪些？143

第5章多晶矽和單晶矽生產所用的其他原料

51什麼是天然石英玻璃？什麼是合成石英玻璃？144

52什麼是石英坩堝？石英坩堝是乾什麼用的？145

53不透明石英坩堝的內外壁的結構是不同的嗎？不透明石英坩堝為什麼要塗鋇？146

54什麼是析晶？怎樣來防止石英玻璃析晶呢？147

55什麼是氬氣？它在單晶矽生產中有什麼用途？148

56氬氣是怎樣生產的？148

57什麼是氧氣？它有什麼性質？148

58氧是怎么製造的？149

59什麼是氫氣？它有什麼性質？149

510氫氣有什麼特性？150

511氫氣有什麼用途？151

512氫氣是怎么製備的？151

513怎樣從綜合利用中尋找氫氣資源？153

514什麼是工業氫、超純氫、高純氫、純氫？154

515各種行業對氫氣有什麼要求？154

516氯鹼工業的副產品氫氣能用來生產多晶矽嗎？氯鹼氫氣怎樣淨化？155

517什麼是氯氣？氯氣有什麼特性？156

518氯氣有什麼用途？157

519氯氣是怎么製備的？157

520什麼是氯化氫？氯化氫有什麼特性？158

521氯氣與氫氣之間有什麼關係？158

522氯化氫有什麼用途？159

523合成氯化氫時對原料氯和氫有什麼要求？159

524對成品氯化氫的純度有什麼要求？159

525氯化氫是怎樣製備的？159

526什麼是氮氣？氮氣有什麼特性？160

527氮氣有什麼用途？161

528氮氣是怎么製備的？162

529水有什麼特性？164

530水是怎么分類的？165

531純水是怎么製備的？165

532什麼是熱載體？熱載體都是用矽製成的嗎？168

533製作矽芯的方法有哪幾種？矽芯截面都是圓的嗎？170

534什麼是伏安特性？各種熱載體的伏安特性有什麼不同？170

第6章環保和節能

61什麼是環保節能？多晶矽生產為何要環保節能呢？172

62三氯氫矽合成的尾氣主要由什麼組成？173

63還原爐的尾氣主要由什麼組成？174

64改良西門子法生產多晶矽為什麼會有大量的四氯化矽排出？174

65改良西門子法生產多晶矽排出的四氯化矽怎么治理？175

66什麼是白炭黑？什麼是氣相白炭黑？175

67為什麼要用還原尾氣來生產白炭黑？怎樣生產氣相白炭黑？175

68什麼是氫回收？氫回收有哪幾種？177

69淋洗塔排出的廢水為什麼要放石灰？177

610怎樣用多晶矽生產中的尾氣來生產鹽酸？178

611還原爐為什麼要用油冷卻？178

612怎樣用油為還原爐冷卻？179

613怎樣採用熱油製冷？180

614可以採用蒸汽冷卻還原爐嗎？180

615可以採用氫氣冷卻還原爐嗎？180

616精餾塔怎么節能？181

617增加還原爐的矽棒數可以節能嗎？181

618多晶矽生產為什麼要與石英玻璃聯產？181

619為什麼要用還原尾氣來生產鹽酸？182

620為什麼要用還原尾氣來生產有機矽？182

621為什麼從還原爐排出的尾氣首先要進入節能器？183

622為什麼還原爐的尾氣最終還需用淋洗法處理後才可排放？183

第7章多晶矽的物理生產法

71什麼是多晶矽的物理生產法？物理生產法有哪些優缺點呢？184

72雜質在矽的熔體中有哪些效應？185

73什麼是擴散係數？什麼是蒸發常數？185

74什麼是雜質的蒸發速率常數？185

75在矽的熔體中哪種元素最容易蒸發？186

76什麼是平衡分凝係數？什麼是有效分凝係數？186

77矽熔體的結晶速率對分凝的效果有什麼影響？187

78什麼是分凝提純法？187

79多晶矽物理生產法的主要工藝是怎樣的？187

710什麼是定向凝固？188

711多晶矽的冶金法里有化學方法嗎？188

712什麼是多晶矽鑄錠？189

713多晶矽鑄錠與多晶矽物理生產法有什麼不同？189

714多晶矽鑄錠的工藝流程是怎樣的？190

715多晶矽鑄錠工藝有什麼優缺點？190

第8章多晶矽和單晶矽生產所用的主要設備

81什麼是單晶爐？192

82單晶爐體包括哪幾個部分？193

83什麼是區熔爐？194

84什麼是矽芯爐？195

85什麼是矽芯切割？195

86什麼是多晶矽還原爐？195

87矽棒對數與節能有什麼關係？196

8812對還原爐的結構是怎樣的？197

89還原爐的電極是怎樣絕緣密封的？198

810什麼是薄壁殼體？薄壁殼體的厚度怎么求得？198

811多晶矽的生產設備對所用鋼材有什麼要求？201

812什麼是不鏽鋼？不銹的原理是什麼？202

813什麼是304L不鏽鋼？什麼是316L不鏽鋼？202

814什麼是揮發器？203

815什麼是節能器？204

816精餾塔有哪幾種？205

817什麼是溢流式篩板塔？什麼是穿流式篩板塔？208

818為什麼說塔柱和篩板是篩板塔的心臟？多晶矽生產對塔柱和篩板有什麼要求？209

819什麼樣的塔釜好？210

820怎樣確定塔釜的大小？211

821什麼是塔頭？213

822什麼是吸收塔？215

823什麼是解吸塔？216

824鉬芯爐和矽芯爐的電器有什麼不同？217

82512對棒還原爐的矽棒是怎樣接線的？12對棒還原爐需要怎樣的加熱電器？220

826什麼是並串聯技術？220

827什麼是直流控制？什麼是單層控制？什麼是疊層控制？ 222

第9章安全生產

91氫氣有什麼危險性？225

92氧氣有什麼危險性？226

93氯化氫有什麼危險性？226

94氯氣有什麼危險性？227

95氬氣、氮氣有什麼危險性？227

96四氯化矽有什麼危險性？227

97三氯氫矽有什麼危險性？228

98對廠房有什麼要求？229

99對氫氣管道有什麼要求？230

910為什麼氫氣管路上要加阻火器？231

911為什麼使用氫氣的廠房不宜採用有井字梁的結構？231

912為什麼使用氫氣的廠房屋頂不宜採用機械排風？231

913對氧氣管道有什麼要求？231

914為什麼氫氣、氧氣瓶絕對不能混用?233

915什麼是氣體置換？233

916為什麼氧氣瓶在使用中要留有一定壓力的餘氣?233

917液氧儲存有什麼注意事項？234

918為什麼氧氣閥門不能碰到油污？234

919為什麼氧氣的管道和閥門多是銅或不鏽鋼的？234

920為什麼三氯氫矽的儲罐需要用水降溫？234

921當出現四氯化矽或三氯氫矽泄漏時應該怎樣處理？234

922為什麼四氯化矽跑漏時要用氨水去處理？235

923為什麼多晶矽生產廠房要上下都有通風口？235

924怎樣來計算液體的泄漏速率？236

925怎樣來計算氣體的泄漏速率？236

926怎樣來計算泄漏液體的蒸發量？237

927對四氯化矽和三氯氫矽的儲運有什麼規定？238

928對氫氣、氧氣儲運有什麼規定？239

929多晶矽生產中突然停電怎么辦？239

930多晶矽生產中突然停水怎么辦？240

931多晶矽生產中突然停氣怎么辦？240

932單晶矽生產中突然停電、停水怎么辦？241

933出現四氯化矽或三氯氫矽燒傷事故應該怎么處理？241

934什麼是壓力容器？壓力容器是怎樣分類的？241

935壓力容器使用有什麼要求？242

936電氣設備發生火災應採取怎樣的滅火措施？243

937什麼是靜電效應？244

938靜電有哪些危害？怎樣防止產生靜電？245

939單晶爐、還原爐的外皮和管道為什麼要接地？245

101為什麼說矽的前途像東方的太陽？246

102現今的矽生產工藝還存在哪些不足？247

103多晶矽生產耗能為什麼高？如何改進？248

104多晶矽生產對環境有什麼影響？如何改進？250

105怎樣才能降低單晶矽和多晶矽的生產成本？250

106怎樣才能簡化單晶矽和多晶矽的流程？251

107什麼是直拉單晶爐連續加料法？252

108什麼是帶矽？253

109什麼是厚度沉積率？怎樣提高厚度沉積率？255

1010加大矽芯直徑對產率有什麼影響？258

1011加大矽棒的最終的直徑對產率有什麼影響？260

1012如何為串聯的末端還原爐加壓？261

1013如何通過改變發熱體來加快多晶矽的生產速度？264

附錄

附錄1常用的物理量267

附錄2單晶矽常用電阻率與摻雜濃度的關係表267

附錄3氬氣露點和所含水分對照表268

附錄4單晶矽常用化學腐蝕劑268

附錄5直拉單晶矽和區熔單晶矽允許偏差表268

附錄6直拉單晶矽的電學性能參數269

附錄7區熔單晶矽的電學性能參數269

附錄8區熔高阻單晶矽的電學性能參數269

附錄9幾種多晶矽製造方法的總投資對比表270

附錄10國內部分單位氫氣管道流速270

附錄11工業氫、超純氫、高純氫、純氫的純度標準表270

附錄12各行業所需氫氣主要技術參數270

附錄13露點溫度、水蒸氣壓力和水蒸氣含量關係表271

附錄14常用單位換算表273

參考文獻