Главная: Рефераты

Рефераты. Разработка источников диффузионного легирования для производства кремниевых солнечных элементов






Нервно-психологические перегрузки, монотонная работа могут привести к депрессии, перевозбуждения мозга и как следствие – к снижению производительности труда.

Выявленные опасные и вредные факторы вызывают необходимость технических, технологических, организационных и противопожарных мероприятий.

Технические мероприятия: оснащение технического и вспомогательного оборудования ограждениями, предупредительными приспособлениями, сигнальными приборами, постоянный контроль за состоянием узлов и механизмов, органов управления, своевременный ремонт и испытания, применение спецодежды.

Организационные мероприятия: улучшение работы по обучению и инструктажу персонала, усиление надзора по охране труда, правил и норм безопасности.

Противопожарные мероприятия: блокировки, сигнализация, герметизация электроустановок.


5.2. Электробезопасность


Согласно ПУЭ и ГОСТ 12.1.013-78 помещение лаборатории технологии полупроводниковых приборов относится к первому классу – без повышенной опасности. Основным оборудованием, используемым в экспериментальной части дипломного проекта является электропечь СУОЛ-044 12-М2-У42. Технические характеристики   электропечи:  напряжение  220 В, мощность     2,5 кВт. Согласно ГОСТ  12.2.007.0-75.ССБТ. данная электропечь относится к  I классу.

Согласно ГОСТ 12.1.019-79 электробезопасность в рабочем помещении обеспечивается: конструкцией установок и технически-организационными мероприятиями.

Должны применяться следующие технические способы и средства: защитное заземление, малое напряжение, выравнивание потенциалов.


5.3. Расчет защитного заземления

Согласно  ГОСТ   12.1.030-81  защитное  заземление  должно  обеспечить   защиту людей   от  поражения электрическим током при прикосновении  к   металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением.

Заземлением называется преднамеренное соединение электроустановок с заземляющим устройством.

Заземлителем называется проводник, находящийся в соприкосновении с землей или ее эквивалентом.

Заземляющим проводником называется проводник, соединяющий заземленные части с заземлителем.

Совокупность соединяющих проводников и заземлителей называется заземляющим устройством. Для установок мощностью не более 100 кВт сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 10 Ом, для установок мощностью более 100 кВт – 4 Ом.

Рассчитаем сопротивление одиночного заземлителя (электрода). Для вертикального электрода из круглой арматуры сопротивление растекания тока одиночного заземлителя рассчитывается по формуле :

,                                                        (5.1)

где      r - удельное сопротивление грунта, Ом × м;

l - длина электрода, м;

t- заглубление электрода,  м;

d - диаметр одиночного вертикального заземлителя, м.

Заглубление электрода t равно:

,                                                               (5.2)

где h - расстояние от вершины электрода до поверхности земли, м.

При проектировании заземляющих устройств учитывается коэффициент сезонности (f), который показывает изменение удельного сопротивления грунта в зависимости от погодных и климатических условий. С учетом длины электрода и климатической зоны III f =1,2

;

l = 5 м;

d = 0,03м;

h = 0,6 м;

r0= 100 .

Подставим указанные значения в формулу (5.2) и вычислим значение t:

 м

Подставляем найденные значения в формулу (5.1) и получаем результат:

Необходимое количество заземлителей определим, исходя из наибольшего допустимого сопротивления заземляющего устройства. Примем коэффициент использования заземлителей равным 0,63.

;                                                (5.3)

где     NЗ - необходимое количество заземлителей, шт.;

RЗАЗ - наибольшее допустимое сопротивление заземления, Ом;

hЗ - коэффициент использования заземлителей.

Примем значение RЗАЗ = 10 Ом ; hЗ= 0,63.

Рассчитаем теперь сопротивление растекания тока горизонтальных заземляющих соединительных проводников:

,                                        (5.4)

где RГ - сопротивление горизонтальных соединительных проводников, Ом;

r - удельное  сопротивление грунта с учетом f, Ом×м;

l1 - длина заземляющего проводника, м;

b - ширина стальной соединительной полосы (горизонтального               соединителя);

  b = 0,02 м;

t1 - глубина заземляющего проводника, м.

t1 = h = 0,6м.

Длина заземляющего проводника рассчитывается по формуле:

                                                 ,                                                 (5.5)

где      l'  - расстояние между заземлителями, м;

         NЗ  - необходимое количество заземлителей.

Расстояние между заземлителями определим по формуле :

,                                                                          (5.6)

где l - длина электрода, м.

Найденное значение l' подставляем в формулу (5.5) и находим  значение l1:

.

 Подставим найденные значения l1 и l' в формулу (5.4) и найдем значение сопротивления горизонтальных соединительных проводников:

.

Общее сопротивление группового заземления Rгр рассчитаем по формуле :

,                                       (5.7)

где      hГ = 0,77 – коэффициент использования горизонтального полюсового электрода для 4 вертикальных электродов размещенных в ряд (круглая арматура).

.

Поскольку R ГР< RЗАЗ (5,52 < 10), значит заземляющее устройство рассчитано верно.


5.4. Техника безопасности при работе с химическими веществами


При выполнении дипломной работы приходилось работать с различными химическими реактивами.

Во время работы в химической лаборатории необходимо соблюдать следующие мероприятия:

-   не пробовать на вкус химические вещества;

-   на операциях, где выделяются вредные вещества, работу производить только при включенной вентиляции;

-   использовать при работе специальную одежду;

-   не хранить, не принимать пищу в рабочих помещениях.

Хранение химических веществ должно производиться с учетом их свойств и правил совместного хранения. Общая вентиляция должна включаться за 15 – 20 минут до начала работы и выключаться за 20 – 30 минут до окончания рабочего дня. Вытяжное устройство рассчитывается так, чтобы скорость всасывания воздуха в сечении открытых дверцах шкафа была в пределах 0,5 – 0,7 м/с, а при работе с особо вредными веществами до 1 – 1,5 м/с.

В работе из кислот используются плавиковая, азотная и фосфорная кислоты. При попадании на кожу они могут вызвать ожог, поэтому операции с использованием этих кислот необходимо проводить в резиновых перчатках. Переливать кислоты из бутылки неосходимо используя качалки, сифоны и другие приспособления, предотвращающие разбрызгивание их. Пролитые на пол кислоты или другие химические растворы следует немедленно нейтрализовать специальным раствором и при уборке использовать опилки.

Безопасная работа с органическими растворителями, кислотами, щелочами включает:

1.   При использовании давления оно не должно превышать 0,2 атмосферы.

2.   Бутылки с кислотами и щелочами должны находиться в исправных корзинах, устланых соломой или другими материалами (стружка), пропитанных раствором хлористого кальция.

3.   Фтористоводородная (плавиковая) кислота разъедает стекло, поэтому должна храниться в парафиновых или эбонитовых сосудах.

Безопасная работа с легко воспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ):

1.   Все операции с ЛВЖ должны производиться с малым количеством в вытяжных шкафах.

2.   Для нагрева ЛВЖ следует применять закрытые электронагревательные приборы.

3.   При случайных проливах ЛВЖ необходимо выключать нагревательные приборы, место пролива засыпать песком.

4.    В случае воспламенения горючей жидкости необходимо:

а)   немедленно выключить вентиляцию и нагревательные приборы;

б)   вынести из помещения все сосуды с огнеопасными веществами;

в) применить наиболее эффективные средства тушения, руководствуясь противопожарной инструкцией.

5.       Запрещается выливать в канализацию горючие жидкости, не смешивающиеся с водой, так как они легче воды и образуют на поверхности пленку.


5.5.  Освещенность рабочего места


Правильно спроектированное и выполненное производственное освещение улучшает условия зрительной работы, снижает утомляемость, способствует безопасности труда, снижает травматизм.

В лаборатории технологии полупроводниковых приборов, где выполняется экспериментальная часть дипломного проекта, имеет место совмещенное освещение, которое состоит из естественного бокового и искуственного (представленного газоразрядными лампами). Искуственное освещение имеет равномерный и локализованный характер.

Исходя из выполняемой работы помещения полупроводникового производства согласно СНиП  П-4-49 относятся к помещениям с высокой точностью – объект различения   0,3 – 0,5 мм.

Непостоянство – большой недостаток естественного  освещения. Величина естественного освещения зависит от времени года, времени суток и технологических условий. Естественное освещение характеризуется отвлеченной величиной – коэффициентом естественной освещенности (КЕО), равным отношению освещенности точки внутри помещения к одновременной наружной горизонтальной освещенности, создаваемой   рассеянным  светом  полностью  открытого  небосвода, в процентах:                                                                                                   

                                               l=(Eвн/Eнар)∙100                                                 (5.8)

Нормированное значение КЕО для зданий, располагаемых в I, II, IV и V поясах светового климата, в зависимости от характеристик зрительных работ, системы и вида освещения определяется согласно СНиП  II-4-79 по формуле [19]:

                                       lнI,II,IV,V=lнIII∙m∙C,                                               (5.9)

где lнIII - значения КЕО для зданий, располагаемых в I, II, IV и V полосах светового климата; m - коэффициент светового климата; С - коэффициент солнечного   климата.

По данным таблиц [20] определяем, что Херсонская область принадлежит к IV поясу светового климата, lнIII=3 %, m=0,9, C=0,85 (при зрительной работе, относящейся к III категории). Подставляя значения в (5.9) получим:   

lнIV=3∙0,9∙0,85=2,3 %

При боковом естественном освещении нормируется минимальное значение КЕО lmin. Для III категории зрительных работ lmin=2,0 [20].

Следует отметить, что зрительные работы, которые проводятся в вытяжных шкафах, относятся согласно СНиП  П-4-79 к I группе.

5.6. Оздоровление воздушной среды


Одним из необходимых условий здорового и высокопроизводительного труда является обеспечение чистоты воздуха и нормальных метеорологических условий в рабочих помещениях.

Согласно   ГОСТ   12.1.005-76.ССБТ.    производственные    цеха    и    лаборатории полупроводникового   производства   относятся   к   помещениям   с незначительным избытком тепла (до 23 Дж/м2) и категории  I (легкие физические работы).

Согласно ГОСТ  12.1.005-76.ССБТ.  устанослены оптимальные нормы метеоусловий в рабочих зонах:

Таблица 5.1

Нормальные параметры воздушной среды

Период года

Температура,оС

Относительная влажность, %

Скорость движения воздуха, м/c

Теплый                    период

21 – 23

40 – 60

0,1 – 0,3

Холодный  период

18 – 20

40 – 60

0,1 – 0,3

Для обеспечения нормальных температурных условий труда применяется водяное отопление. Следует заметить, что дополнительный источник тепла может создавать электропечь, работа которой будет повышать температуру воздуха в помещении. В холодное время года температура в лаборатории технологии полупроводниковых приборов ниже значений, приведенных в таблице 5.1. Поэтому необходимо в таком случае использовать электронагревательные приборы для поддержания нормальной рабочей температуры.

Ввиду наличия вредных веществ в воздухе производственного помещения или лаборатории, применяется общеобменная и местная механическая вентиляция, а в местах больших скоплений (на участках химической обработки материалов) применяются вытяжные шкафы.

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны согласно ГОСТ 12.1.005-76 не должно превышать установленных ПДК. В экспериментальной части дипломного проекта использовались плавиковая (HF),  азотная (HNO3) и ортофосфорная(H3PO4) кислоты. ПДК в воздухе в рабочем помещении для HF составляет 1мг/м3, для HNO3 – 25 мг/м3, для H3PO4 ПДК не определен, так как благодаря своим физико-химическим свойствам она имеет ничтожно малое давление паров. Согласно ГОСТ  12.1.005-76.ССБТ. пары HF относятся к 2 классу опасности , пары HNO3 – к 4 классу опасности.


5.7. Пожарная безопасность

 

Пожары представляют опасность не только для человека, но и для окружающей среды, ввиду вредных выбросов как продуктов горения, так и вредных веществ, используемых в данном производстве. Пожарная безопасность может быть обеспечена мерами пожарной профилактики и активной пожарной защиты.

Цеха и лаборатории, в которых имеются легковоспламеняющиеся и взрывоопасные вещества относятся к взрывоопасному производству. Согласно СНиП  П-90-81 лаборатории и цеха электронной промышленности  относятся к категории Б, потому что химические вещества, применяемые в технологическом процессе, а также их модификации, в которых они участвуют в производственном цикле, представляют собой опасность возгорания и взрыва. Согласно СНиП  П-2-80 такие цеха и лаборатории также требуют  конструкцию зданий, которые относятся к I категории огнестойкости.

При проведении экспериментов  из огнеопасных химических веществ используются изопропиловый и изобутиловый спирты. При классификации жидкостей по воспламеняемости, а также при классификации производств, помещений и установок по пожаровзрывоопасности используется такая характеристика, как температура вспышки, которая для различных веществ определена в ГОСТ  12.1.021-80. Также, согласно ГОСТ 12.1.004-76 в зависимости от температуры вспышки горючие вещества подразделяются на легковоспламеняющиеся  (ЛВЖ)  и  горючие (ГЖ). Исходя из вышеприведенных ГОСТов определяем:

- изопропиловый спирт относится к категории ЛВЖ, II разряду, характеристика  –  постоянно опасный;

-  изобутиловый спирт относится к категории ЛВЖ, III разряду, характеристика  –  опасен при повышенной температуре.

Основной способ прекращения горения в производственном помещении - механический срыв пламени в результате воздействия на него струи воды. Запас воды в емкостях всегда присутствует в помещении лаборатории технологии полупроводниковых приборов. Также в лаборатории присутствует огнетушитель порошковый унифицированный ОПУ-2-03.

Кроме того, пожарная защита обеспечивается максимально возможным применением негорючих веществ и материалов; ограничением количества горючих веществ, изоляцией горючей среды; предотвращением распространения пожара за пределы очага; эвакуацией людей; применением средств индивидуальной и коллективной защиты; применением средств пожарной сигнализации и средств извещения о пожаре.

6.     ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ


Основной задачей экономических расчетов является определение себестоимости получаемой продукции (в данной работе создание p-n переходов в солнечном элементе методом диффузии из поверхностного источника). Для этого производится калькуляция затраченных средств на производство данного продукта в расчете на 5000 пластин (пластины диаметром 100 мм).

Данные расчетов сведены в следующих таблицах:

таблица 6.1 – основная таблица,

таблица 6.1,а – налоги,

таблица 6.2 – зарплата,

таблица 6.3 – материалы, полуфабрикаты и комплектующие.

Таблица 6.1.

Основная (сводная) таблица

№

Наименование статей калькуляции

Сумма, грн

1

2

3

1

Зарплата

470,50

2

Начисления на фонд заработной платы (37%)

174,09

3

Материалы, полуфабрикаты и комплектующие.

1326,50

4

Транспортные расходы (5%)

23,53

5

Накладные расходы (100%)

470,50

6

Командировочные

__

7

Работа сторонних организаций

__

8

Себестоимость

2465,12

9

Прибыль (25%)

616,28

10

Цена работы

3081,40


Общая сумма зарплаты берется из таблицы 6.2. Сумма затрат на материалы, полуфабрикаты берется из таблицы 6.3. Транспортные расходы  составляют 5 % от заработной платы. Начисления на фонд заработной платы составляет 37 % от заработной платы. Накладные расходы составляют 100 % от заработной платы. Командировочные и  работа сторонних организаций отсутствуют. Себестоимость продукта определяется как сумма всех выше перечисленных затрат. Прибыль составляет  25 %  от себестоимости. Цена работы считается как сумма себестоимости  и прибыли.


Таблица 6.1,а

Налоги

№

Наименование статей калькуляции

Сумма, грн

1

НДС (20 %)

311,45

2

Налоги на прибыль (30 %)

184,88

Итого

496,33


Налоги на добавленную стоимость (НДС) составляют 20 % от  суммы заработной платы, накладных расходов, командировочных, работы сторонних организаций и прибыли. Так как командировочные и робота сторонних организаций отсутствует, то следовательно и затраты на эти статьи будут равны нулю.

Налоги на прибыль определяются как 30 %  от заработной платы.

Все налоги вычисляются согласно Закону Украины «О налогообложении прибыли».

Таблица 6.2.

Зарплата

№

Должность

месячный оклад

кол-во человек

кол-во

месяцев работы

Сумма грн

1

Инженер-технолог

226

1

1

226

2

Оператор

226

1

1

226

3

Уборщица

185

1

0,1

18,5

Итого

470,5


Оклады у работников и специалистов выбираются согласно штатному расписанию ДП “Дніпро-напівпровідники”. Инженер-технолог и оператор за месяц выпускают 5000 пластин с созданной диффузионной структурой.

Калькуляция и количество затраченных материалов приведены в таблице 6.3.


Таблица 6.3.

Полуфабрикаты и расходные материалы (в расчете на 5000 пластин)

№

Наименование

кол-во

фасовка

цена фасовки, грн

Сумма,грн

1

Тетраэтоксисилан

5

1 л

180

900

2

Ортофосфорная кислота

3

1,7 кг

42

126

3

Борный ангидрид

10

100 г

8

80

4

Диоксан

1

1 л

42

42

5

Этиловый спирт

15

100 мл

3,5

52,5

6

Азотная кислота

3

1,4 кг

15

45

7

Фтористоводородная кислота

3

1,1 кг

27

81

Итого

1326,5


Данные химические вещества необходимы для проведения процесса диффузионного легирования при создании n+-p-p+ кремниевого солнечного элемента. Приведенные количества веществ позволяют создать  5000 таких пластин.

В полупроводниковой промышленности экономические параметры удобнее определить в расчете на 1000 пластин. При пересчете на 1000 пластин себестоимость составит 493,02 грн, прибыль – 123,26 грн, цена работы – 616,28 грн, налоги – 99,27 грн.

ЛИТЕРАТУРА


1.      Литовченко В.Г., Попов В.Г., Свечников С.В. Солнечные фотоэлементы на основе аморфного кремния // Оптоэлектроника   и полупроводниковая техника. – 1983, вып. 3, с. 3 – 12.

2.     Августимов В.Л., Белоусова Т.Н., Власкина С.И., Свечников С.В.,      Шаповал З.И., Шейкман М.К. Современное состояние фотопреобразования энергии с использованием кремниевых солнечных элементов (обзор)  // Оптоэлектроника   и полупроводниковая техника. – 1995, вып. 30, с. 120 – 147.

3.   Готра З.Ю., Осадчук В.В., Кучмий Г.Л. Диффузионное легирование в современной технологии кремниевых ИС  // Зарубежная электронная техника. – 1990.-№ 5(348). – с. 5 – 63.

4.   Богдановский Ю.Н., Гасько Л.З., Коледов Л.А., Пих В.С. Твердые планарные источники для диффузии в технологии полупроводниковых приборов и ИС // Зарубежная электронная техника. – 1982.-№ 8(254),-с.60 – 90.

5.   Малышева И.А. Технология производства интегральных микросхем: Учебник для техникумов.- 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1991. – 344 с.

6.   Мазель Е.З., Пресс Ф.П. Планарная технология кремниевых приборов. –М.: Энергия, 1974. – 384 с.

7.   Основы технологии кремниевых интегральных схем. Окисление. Диффузия. Эпитаксия. Пер. с англ. под ред. Р.Бургера и В.Донована. – М.: Мир, 1969. – 452 с.

8.   Курносов А.И., Юдин В.В. Технология производства полупроводниковых приборов. – М.:Высшая школа, 1974. – 400 с.

9.   Гук Е.Г., Ельцов А.В., Шуман В.Б., Юрре Т.А. Фоторезисты-диффузанты в полупроводниковой технологии. – Л.: Наука, 1984. –118 с.

10. Евсеев Ю.А. Полупроводниковые приборы для мощных высоковольтных преобразовательных устройств. – М.: Энергия, 1978. – 192 с.

11. Курносов А.И. Материалы для полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.:Высшая школа, 1980. – 327 с.

12. Аппен А.А. Химия стекла. – Л.: Химия, 1970. – 300 с.

13. Таиров Ю.М., Цветков В.Ф. Технология полупроводниковых и диэлектрических материалов. – М.: Высшая школа, 1990. – 423 с.

14. Борисенко А.И., Новиков В.В., Приходько И.Е. и др. Тонкие неорганические пленки в микроэлектронике. – Л.: Наука, 1972. – 114 с.

15. Вредные вещества в промышленности. Спровочник для химиков, инженеров и врачей. Под общ. ред. И.В.Лазарева. – М.-Л.: Химия, 1965, т.2. – 622 с.

16. Гаврилов Р.А., Скворцов А.М. Технология производства полупроводниковых приборов. – Л.: Энергия, 1968. – 240 с.

17. Блинов И.Г., Кожитов Л.В. Оборудование полупроводникового производства. – М.: Машиностроение, 1986. – 264 с.

18. Колтун М.М. Оптика и метрология солнечных элементов. – М.: Наука, 1985. – 280 с.

19. Кузнецов И.Е. и др. Охрана труда в текстильной промышленности. – К.: Техника, 1985. – 167 с.

20. Долин П.А. Справочник по технике безопасности. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 824 с.

 Рецензия

На дипломную работу:

«Разработка источников диффузионного легирования для производства кремниевых солнечных элементов» Гречаника В.А.

студента группы 5Ф специальности 7.0908.04

«физическая и биомедицинская электроника».


Актуальность данной работы заключается в создании источников диффузионного легирования кремния для промышленного изготовления кремниевых солнечных элементов. Основное внимание уделено поверхностным источникам диффузии бора и фосфора в кремний.

Были разработаны и исследованы поверхностные источники бора и фосфора на основе спиртового раствора борной и ортофосфорной кислот. Также был исследован твердый планарный источник на основе нитрида бора.

Помимо поверхностных источников на основе простых неорганических соединений было начато исследование поверхностного источника на основе легированного окисла. Даны рекомендации по приготовлению пленкообразующего раствора.

Пояснительная записка написана грамотным техническим текстом.

Сделаны выводы и даны рекомендации.

Дипломная работа студента группы 5Ф Гречаника В.А. заслуживает оценки «отлично», а сам студент – присвоения квалификации «специалист физической и биомедецинской электронники».


Ведущий инженер                                                     

НАН Украины                                                                        Н.А. Самойлов

 




 

ОТЗЫВ


на дипломный проект студента  группы 5Ф факультета кибернетики ХГТУ   Гречаника Владимира Александровича

на тему: Разработка источников диффузионного легирования для производства кремниевых солнечных элементов

по специальности  7.0908.04  "Физическая и биомедицинская электроника "


Дипломное проектирование студента Гречаника Владимира Александровича  посвящено проблемам разработки и исследования источников диффузионного легирования кремния. В нем раскрыты основные источники примесей, имеющие практическое применение в технологии диффузии.

Данный дипломный проект содержит введение, шесть разделов, выводы и  список использованных источников. Пояснительная записка содержит 102 страницы текста, 17 иллюстраций, 11 таблиц.

Результатом дипломного проектирования является создание источников примесей бора и фосфора для легирования кремния. Были разработаны и исследованы поверхностные источники на основе спиртовых растворов борной и ортофосфорной кислот.

Результаты дипломного проекта являются актуальными и представляют практическую ценность в технологии изготовления кремниевых солнечных элементов.

В процессе написания дипломного проекта студент выявил способность самостоятельно и творчески работать над научно-технической литературой, показал достаточный уровень инженерной квалификации, дисциплинированность и организованность в решении поставленных перед ним задач.

Дипломный проект имеет творческий и самостоятельный характер, логически структурирован, а также выполнен в полной форме в соответствии с поставленными руководителем задачами в полном объеме и в установленные для этого сроки.

Считаю, что по результатам написанного дипломного проекта студент Гречаник Владимир Александрович полностью подготовлен к самостоятельной инженерной деятельности. Рекомендую оценить дипломный проект как выполненный на "отлично",  а студенту присвоить звание специалиста по электронике.


Руководитель дипломного проекта

к.т.н., доцент                                                                      В.Н. Литвиненко




Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9



2012 © Все права защищены
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.