Archiv für Elektrotechnik

, Volume 76, Issue 2, pp 161–168 | Cite as

Berechnung des dreidimensionalen Hochfrequenzfeldes beim Zonenschmelzen von Silizium

  • A. Mühlbauer
  • A. Muiznieks
  • A. Jakowitsch
  • J. Virbulis
Article

Übersicht

Beim tiegelfreien Zonenschmelzen von Halbleiter-Silizium werden spezielle Induktoren verwendet, deren axiale Symmetrie gestÖört ist. Dadruch entsteht ein dreidimensionales (3D) elektromagnetisches Feldproblem. Da der Induktor mit hochfrequenten Strömen im Megahertzbereich gespeist wird, läßt sich die Stromverteilung und die umgesetzte spezifische Leistung im System vorteilhaft mit der Boundary-Element-Methode (BEM) numerisch berechnen. Für die Aufstellung der zu lösenden Integralgleichung werden Vektorpotentiale, der magnetischen Induktion und des Stromes eingeführt. Die Aufteilung der Oberflächen des Systems, bestehend aus Induktor und Einsatz (Silizium), in einzelne Oberflächenstromelemente überführt diese Gleichung in ein lineares algebraisches Gleichungssystem für die skalare Stromfunktion, des Oberflächenstromes. Die Lösung erfolgt mit Hilfe der Gaußschen Elimination. Numerische Ergebnisse für eine stark vereinfachte Modellanordnung stimmen mit den erhaltenen Meßergebnissen gut überein. Das entwickelte Pascal-Programm wird für die bei der optimalen Auslegung, des Induktors notwendigen, Parameterstudien eingesetzt.

Calculation of the three-dimensional RF-field during the float zone-growth of silicon

Contents

Special induction coils., of which the axial symmetry is essentially disturbed, are used in float zone melting of silicon, crystals. This gives rise to three-dimensional (3D) electromagnetic field problem. Since the induction coil is supplied with high-frequency current in the megacycle region, the numerical calculation of the current distribution and of the converted specific power in the system can be efficiently performed with the aid of the Boundary Element Method (BEM). Vector potentials of the magnetic induction and of the current are introduced in order to set up the integral equation that is to be solved. The splitting up of the surfaces of the system, consisting of induction coil and ingot (silicon), into individual surface current elements transforms this equation into a linear algebraic system of equations for the scalar stream function of the surface current. The solution is achieved with the aid of Gaussian elimination. Numerical results for a greatly simplified model set up show good agreement with the results obtained by measurements. The Pascal programme that has been developed is used for the necessary parameter studies required for the optimum design of the induction coil.

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Copyright information

© Springer-Verlag 1993

Authors and Affiliations

  • A. Mühlbauer
    • 1
  • A. Muiznieks
    • 1
  • A. Jakowitsch
    • 2
  • J. Virbulis
    • 2
  1. 1.Institut für ElektrowärmeUniversität HannoverHannover 1Bundesrepublik Deutschland
  2. 2.Lehrstuhl für Elektrodynamik und KontinuumsmechanikUniversität LettlandRigaRepublik Lettland

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