NiCuZn铁氧体对小型功率电感直流叠加特性的影响

采用不同性能的NiCuZn铁氧体磁心,组装了小型功率电感.建立了电感值L的计算模型,研究了NiCuZn铁氧体对功率电感直流叠加特性的影响,并用Ansoft Maxwell软件仿真了电感的磁场强度H、磁感应强度B的分布和直流叠加特性.结果表明,电感的漏磁系数Kf约为0.85,电感值L随磁心材质起始磁导率μi的增加略微增大,但NiCuZn铁氧体的起始磁导率μi与饱和磁感应强度Bs对电感的直流叠加特性影响不大.功率电感的直流叠加特性的仿真结果与实测值相符,同时内部磁场强度H、磁感应强度B分布的仿真结果与理论分析相吻合.     

六面顶压机合成金刚石加热规律研究

利用有限元方法建立了六面顶压机合成金刚石环境热电耦合模型,对直热式腔体温度变化规律进行了分析.研究表明:合成腔温度的建立快慢及终态温度主要由加热初期的加热功率和叶腊石热导率决定,不同的匹配组合温度时间轨迹不同;温度相对稳定后,若加热功率不变,保温效果变差不会引起腔体温度降低,而使腔体温度更稳定;腔体内温度对加热功率变化响应灵敏,具有较好的可控性.     

基于建模与优化的MOCVD温度均匀控制

为了提高MOCVD反应室衬底温度均匀性,提出一种基于建模和优化的控制策略.采用神经网络建立反应室温度特性模型,得到输入功率与反应室衬底温度场之间的关系,在此基础上,以温度均匀性为性能指标,采用仿生优化算法对输入功率配比进行优化,实现MOCVD反应室衬底温度的均匀控制.仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

高精度温控退火炉的研制与控温程序的调试

晶体退火是一个重要的工艺过程,不同温度、不同气氛下的退火处理是晶体缺陷研究的重要手段.本文从退火炉的整体构造、管端配件的设计、控温电路和温度程序控制调节器的使用三个方面介绍了由同济大学玻耳固体物理研究所自行研制的小型高精度温控退火炉装置,并针对典型的晶体退火过程详细分析了温控系统中PID参数的选取和控温程序的调试工作.     

直拉单晶炉加热系统的优化设计与分析

降低单晶硅电池的生产成本,是提高光伏产业效益的关键。在等径拉晶过程中,采用分段加热可以减少加热器的输出功率,降低加热系统的能耗。本文在分析单晶硅拉晶过程中加热区域及能耗的基础上,提出细分加热器结构改进加热电路对单晶炉加热系统进行优化。实验设计了两段加热和三段加热两种模型(即方案1和方案2),并分别将其导入有限元仿真软件进行模拟实验。结果表明,两段加热对拉晶过程的影响较大,三段加热对拉晶过程的影响较小,后者更能保证拉晶过程的稳定进行。能耗计算发现,前者能耗降低为6.98％,而后者能耗降低达到了9.49％。因此,采用三段加热的优化设计更有利于降低光伏企业的生产成本。     

不同耦合间隙对大直径SiC晶体生长感应加热系统的影响

本文采用有限元分析方法系统地研究了大尺寸SiC晶体PVT法生长装置中的加热组件不同的耦合间隙对生长系统中的感应磁场、感生电流和焦耳热的影响;分析比较了取不同的耦合间隙时系统达到热平衡状态所需时间的不同.得出了在中频电源的输出功率和频率都不变的前提下,在线圈匝数已固定的条件下,通过缩小耦合间隙可以提高系统的加热效率,缩短系统达到热平衡状态所需时间的结论.     

钠钨青铜的固相微波合成及其湿敏性能研究

以钨酸钠、三氧化钨和钨粉为原料,采用固相微波技术在700℃一步合成了钠钨青铜.X射线粉末衍射、X射线能谱分析表明,所制备样品为单相的Na0.76WO3多晶.低温变温电阻测量发现:材料具有类半导体的导电行为.此外,样品还呈现明显的正湿敏特性,500 W微波加热功率所制备样品在60℃、湿度RH 60;的电阻率较RH 30;的电阻率增加了117;.     

太阳电池组件划割重组增效研究

把用激光沿细栅方向切割的多晶硅太阳电池片封装成组件,然后对组件的不同连接方式进行系统发电功率测试.结果显示:对划片电池封装的组件组装为系统,其发电功率可以得到显著提高,每个60片电池的组件效率可以提升3.5W以上,系统相对功率提高2.15;.系统的电学特性是影响功率变化的重要因素,分析了太阳电池划片前后的电学参数,得到:划片与否对系统的阻值影响不大;对系统功率提升影响最大的是太阳电池电流的变化,划片后电池的电流变为原来的1/2,降低了系统的电学损失;阻值越大的位置,划片后对功率的影响也越大,具体来说,焊带和电缆等的选择对太阳电池效率的影响较大.     

软轴型单晶炉提拉系统的振动建模与分析

当软轴型单晶炉提拉系统工作在某一转速附近时,其重锤摆动量会显著增大,严重影响单晶生长质量.为解决此问题,需要建立该系统的数学模型来研究提拉系统的动力学特性.本文在对提拉系统工作原理分析的基础上,应用Lagrange第二类方程建立了考虑该系统面内、面外振动的四自由度非线性振动微分方程.导出了该非线性模型的近似线性模型,对非线性模型响应与线性模型响应做了比较.进一步分析了系统的稳定性,应用Campbell图得到了考虑回转惯性效应后系统的临界转速.通过数值仿真定量说明了减小对中误差和增大阻尼可以减小重锤系统最大摆动幅值.     

铝膜溅射功率对铝诱导CdZnTe薄膜结构及性能影响

采用磁控溅射法制备CdZnTe先驱薄膜/金属Al膜的层叠结构,利用铝诱导技术制备CdZnTe薄膜.通过原子力显微镜、X射线衍射、Raman光谱仪和半导体特性分析系统,研究了铝膜溅射功率对铝诱导CdZnTe薄膜结构及性能的影响.结果表明:随着铝膜溅射功率的增加,铝诱导CdZnTe薄膜表面的薄膜结晶质量、晶粒尺寸和薄膜电阻率先增大后减小.铝诱导晶化的效果与铝膜溅射功率有关,当铝膜溅射功率达到100 W,CdZnTe薄膜的晶化诱导效果最显著,薄膜结晶质量最好,晶粒尺寸最大.     

Numerical simulation of a new SiC growth system by the dual-directional sublimation method

A new SiC growth system using the dual-directional sublimation method was investigated in this study. Induction heating and thermal conditions were computed and analyzed by using a global simulation model, and then the values of growth rate and shear stress in a growing crystal were calculated and compared with those in a conventional system. The results showed that the growth rate of SiC single crystals can be increased by twofold by using the dual-directional sublimation method with little increase in electrical power consumption and that thermal stresses can be reduced due to no constraint of the crucible lid and low temperature gradient in crystals.     

大尺寸电阻加热式碳化硅晶体生长热场设计与优化

大尺寸低缺陷碳化硅(SiC)单晶体是功率器件和射频(RF)器件的重要基础材料,物理气相传输(physical vapor transport, PVT)法是目前生长大尺寸SiC单晶体的主要方法。获得大尺寸高品质晶体的核心是通过调节组分、温度、压力实现气相组分在晶体生长界面均匀定向结晶,同时尽可能减小晶体的热应力。本文对电阻加热式8英寸(1英寸=2.54 cm)碳化硅大尺寸晶体生长系统展开热场设计研究。首先建立描述碳化硅原料受热分解热质输运及其多孔结构演变、系统热输运的物理和数学模型,进而使用数值模拟方法研究加热器位置、加热器功率和辐射孔径对温度分布的影响及其规律,并优化热场结构。数值模拟结果显示,通过优化散热孔形状、保温棉的结构等设计参数,电阻加热式大尺寸晶体生长系统在晶锭厚度变化、多孔介质原料消耗的情况下均能达到较低的晶体横向温度梯度和较高的纵向温度梯度。     

西门子反应器中硅棒热电行为数值模拟与分析

改良西门子法制备多晶硅过程中,化学气相沉积所需能量全部由电流加热硅棒提供.本文考虑多晶硅还原炉中辐射和对流热量传递形式,耦合频率控制的焦耳电加热方程,建立了12对棒多晶硅还原炉热场-电磁场耦合模型,并通过工业数据验证了其模拟结果的合理性.分析了硅棒半径、交流电频率以及反应器壁发射率对西门子还原炉内、外硅棒内部温度及电流密度分布的影响.结果表明:当硅棒半径增长到所用交流电频率引起的趋肤深度时,交流电趋肤效应开始显著影响硅棒内部温度梯度;交流电频率的增大,硅棒内部温度梯度逐渐减小;反应器壁发射率增加,低频时硅棒内部温差增大,而高频时发射率对硅棒内部温度分布影响不再显著.     

Some Interesting Situations in the Hydrodynamics of Smectics and Cholesterics

We seek solutions to the hydrodynamical equations of smectics and cholesterics in three different circumstances: (a) When permeation is present we find that viscous heating plays a very important part, (b) An arbitrary but constant phase slippage can result in an AC Josephson effect, (c) Thermal expansion of the layers brings down the Binard threshold markedly.     

Global heat loss and thermal stress analysis in Czochralski crystal growth

Based on our invention of an energy‐efficient Czochalski crystal growth furnace, a 2D‐axisymmetric numerical simulation model of LiNbO₃ crystal growth is developed. The heat transfer, melt and gas flow, radiation and the interface deflection have been examined. Heat losses in the furnace and the insulator, as well as the heating power and thermal stress distribution at three stages of crystal growth are calculated in detail. It is found that a large proportion of heat dissipates through the water‐cooling system, and at the steel shell of the furnace, gas convection heat transfer is the major cooling mechanism. Less heat dissipation by radiation and more heat flux by gas convection to the crystal sidewall results in a larger concentrated thermal stress, which may induce large crystal cracks in the growth process. The simulation results of heating power are in coincidence with the actual power of our furnace, which verifies the feasibility of our model. The detailed information with respect to the device obtained from simulation can help to optimize the energy‐saving design and growth process.     

Stress formation during heating in supercritical drying

Silica aerogel preparation is analyzed and two different supercritical drying techniques, autoclave drying of the solvent and drying following carbon dioxide exchange of the solvent, are compared in terms of stress formation during the heating step. The model used is a partial differential equation that relates stress to thermal expansion and flow of pore liquid for a radially bounded cylindrical geometry and the model is modified to see the effect of condensation reactions that result in the contraction of the body. The finite element collocation method is used to solve the model for different drying techniques, at several heating rates, and shear moduli. The carbon dioxide exchange method is found to be more advantageous as far as the stress formation in the heating step of supercritical drying is concerned.     

TiOCl2溶液微波加热制备金红石型TiO2纳米粒子

本文报道了一种由TiOCl2液相直接合成金红石型TiO2纳米粒子的新方法,即微波诱导沸腾回流强迫水解法,用该法制备出常规条件下不能得到的产品.所得产物用粉末X射线衍射仪和透射电子显微镜表征,证明产物为金红石型,粒子尺寸5～30nm可控.研究表明,产物物相取决于Ti4+的初始水解速率,水解速率越快,越有利于金红石相成核;通过控制初始Ti4+的浓度,可改变纳米TiO2的粒径.另外还讨论了该金红石型TiO2纳米粒子的成核机理.     

冷心放肩微量提拉法大尺寸蓝宝石单晶生长过程的模拟分析

利用数值模拟方法计算了冷心放肩微量提拉法(SAPMAC)蓝宝石晶体生长过程.结合晶体直径变化、裂纹出现位置与延续方向、晶体透明性等实验现象,通过与提拉法、温梯法、坩埚移动法等相对比,分析了冷心放肩微量提拉法晶体生长各阶段的工艺特点,并根据模拟计算结果对晶体生长系统和晶体生长控制工艺进行了改进.分别利用增大热交换器的散热参数、降低加热温度、改进降温曲线、调节外加轴向和径向温度梯度的方式来实现对晶体生长的引晶、放肩、等径和收尾控制.通过实验比较证明了改进后的晶体生长系统和晶体生长控制工艺能够生长出性能较好的大尺寸蓝宝石晶体.