第1章概述1

11硅的簡介1

12硅材料工業概況4

13多晶硅的生產方法7

小結12

習題12

第2章純水的制備13

21水的概述13

22離子交換法簡介14

23去離子水(高純水)的制備工藝15

24離子交換法制備純水17

25純水制備系統主要設備及工作原理19

26純水制備系統運行控制26

27純水制備系統的清洗27

28高純水的測量30

小結32

注釋32

習題32

第3章工業硅的生產33

31工業硅生產原理及影響因素33

32工業硅生產工藝38

33工業硅生產操作41

34工業硅生產設備43

35生產操作及安全控制50

36煙氣凈化利用56

小結63

習題64

第4章氫氣的制備和凈化65

41氫氣的簡介65

42氫氣的生產工藝68

43氫氣的凈化、儲存和運輸71

44氫氣的安全使用73

小結75

習題75

第5章液氯的汽化76

51氯氣的性質76

52液氯的汽化77

53氯的存放和安全使用79

小結83

習題84

第6章氯化氫的合成85

61氯化氫的性質85

62氯化氫的合成原理85

63氯化氫合成工藝過程86

64主要設備及其作用86

65工藝條件選擇和操作要點87

66質量控制要點88

67安全控制89

小結89

習題89

第7章三氯氫硅的合成90

71三氯氫硅制備原理90

72三氯氫硅合成工藝流程90

73三氯氫硅合成的主要設備91

74三氯氫硅合成的工藝條件94

75生產現場操作要點97

小結98

習題99

第8章三氯氫硅的提純100

81三氯氫硅中雜質含量的分析100

82提純三氯氫硅的方法簡介102

83精餾的基本概念102

84雙組分溶液的氣液相平衡107

85精餾原理112

86精餾塔的物料衡算——操作線方程116

87雙組分連續精餾過程的計算126

88精餾提純設備139

89精餾工藝145

小結151

習題151

第9章三氯氫硅氫還原制備高純硅152

91三氯氫硅氫還原的原理及影響因素152

92三氯氫硅氫還原的工藝155

93三氯氫硅氫還原操作要點及事故處理157

94三氯氫硅氫還原工藝質量要求159

95三氯氫硅氫還原工藝中的計算159

96還原生產中的熱能綜合利用160

小結161

習題161

第10章還原尾氣干法回收工藝162

101重要作用和意義162

102干法回收的工藝過程163

103四氯化硅的氫化165

小結169

習題169

第11章硅芯的制備與腐蝕170

111硅芯的制備170

112硅芯腐蝕175

小結176

習題177

第12章硅烷法制備高純硅178

121硅烷的概述178

122原料的制取及處理180

123硅烷的發生184

124硅烷的提純189

125硅烷熱分解制備多晶硅191

小結193

習題194

參考文獻195

本書主要講述了改良西門子法生產多晶硅的制備原理。內容包括多晶硅原料制備、原料提純、多晶硅制備、尾氣回收、硅芯的制備等核心內容，同時對超純水的制備，氫氣、氯氣的制備和凈化作了詳細介紹。本書緊密結合生產實踐，注重了理論與實踐的有機結合。

本書可作為高職高專硅材料技術及光伏專業的教材，同時也可作為中專、技校和從事單晶硅生產的企業員工的培訓教材，還可供相關專業工程技術人員學習參考。

本書闡述了單晶硅與多晶硅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，論述了單晶硅與多晶硅生產操作方法和安全生產注意事項等。本書所列多是單晶硅與多晶硅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，突出強調應用性和實踐性。 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，并對生產一線的讀者能有所幫助

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

第1章硅的基本知識

11什么是硅？1

12為什么有人將硅稱為矽？2

13硅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硅的？2

15為什么說硅是碳族元素？3

16硅有什么物理性質？4

17硅有什么化學性質？硅有什么電學性能？4

18工業用硅是怎樣分類的？5

19什么是工業硅？5

110工業硅是怎樣生產的？5

111對工業硅有什么要求？7

112什么是硅石？什么是水晶石？8

113什么是硅粉？什么是石英粉？什么是白炭黑？8

114自然界的物質有哪三種狀態？9

115什么是晶體？什么是非晶體？10

116什么是解理性？11

117什么是各向異性？12

118什么是晶面？什么是晶向？12

119硅晶體不同晶面或晶向有什么不同？13

120什么是晶體缺陷？什么是位錯？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么不同？15

123什么是霍爾效應？16

124什么是多晶硅？什么是單晶硅？16

125多晶硅有什么用途？單晶硅有什么用途？17

126什么是純度？20

127純度怎么表示？20

128什么是分凝現象？什么是分凝系數？22

129雜質對半導體有什么影響？22

130雜質在半導體中有什么作用？23

131什么是本征半導體？什么是雜質半導體？23

132什么是半導體？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34什么是電阻率？什么是電導率？26

135半導體與金屬導體有什么不同？27

136為什么半導體的導電不如導體？28

137雜質在半導體中有什么作用？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么位置呢？30

140什么是載流子？什么是帶正電的載流子？30

141什么是載流子濃度？31

142什么是載流子遷移率？31

143什么是載流子復合？什么是平衡狀態？什么是壽命？32

144什么是多數載流子？什么是少數載流子？32

145什么是P型半導體？什么是N型半導體？33

第2章單晶硅的生產方法

21什么是單晶硅？什么是“FZ”單晶？什么是“CZ”單晶？34

22直拉法單晶硅是怎樣生產的？35

23什么是籽晶？單晶硅生產對籽晶有哪些要求？37

24怎樣進行化學處理？37

25裝爐時應該注意什么？38

26什么是真空？什么是真空度？39

27種晶時應該注意什么？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單晶硅中都含有哪些雜質？42

212氧雜質對單晶硅有什么影響？什么是內吸雜工藝？42

213碳雜質對單晶硅有什么影響？43

214金屬雜質對單晶硅有什么影響？44

215摻雜方法有哪幾種？44

216什么是浮渣？出現浮渣怎樣處理？45

217什么是跳硅？什么是搭橋？出現跳硅和搭橋怎樣處理？45

218拉單晶時會出現哪些不正常現象？46

219影響單晶硅縱向均勻性的有哪些因素？有哪些解決方法？47

220影響單晶硅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么不同？48

222單晶硅產生位錯有哪些原因？怎樣減少位錯？48

223什么是晶變？49

224什么是直拉單晶硅的減壓工藝？49

225什么是磁場直拉單晶硅生產法？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28什么是區熔提純法？什么是懸浮區熔法？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么優缺點？55

230區熔時怎樣接棒？56

231籽晶與硅棒怎樣連接？56

232區熔過后出現多晶怎么辦？57

第3章多晶硅的生產方法

31多晶硅的生產方法有哪些？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3什么是改良西門子法？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6什么是冷氫化法？什么是熱氫化法？74

37什么是四氯化硅氫還原法？74

38什么是硅烷裂解法？79

39精餾提純法硅烷裂解法的工藝流程是怎樣的？80

310吸附提純法硅烷裂解法的工藝流程是怎樣的？85

311什么是四氯化硅鋅還原法？87

312什么是流化床？什么是流化床法？88

313什么是氣液沉積法？89

314什么是三氯氫硅和四氯化硅混合源生產多晶硅的方法？90

315什么是多晶硅與石英玻璃的聯合制備法？90

316一種沒有四氯化硅排放的多晶硅的生產法是怎么回事？94

317什么是提純？提純的方法有哪些？95

318什么是化學提純法？什么是物理提純法？97

319什么是CVD法？什么是PVD法？97

320什么是硅源？97

321改良西門子法的還原爐里怎么會有四氯化硅？98

322四氯化硅氫還原法的還原爐里怎么會有三氯氫硅？98

323氫還原法生產多晶硅的生長速率與什么有關？99

324氫還原反應有什么條件？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么？100

326氫還原的具體工藝流程是怎樣的？101

327還原爐是用什么方法加料的？104

328什么是置換？怎么置換？104

329還原爐的啟動方法有哪幾種？105

330多晶硅工廠建成后怎么開車？105

331怎樣防止多晶硅倒棒？111

332還原爐裝爐時應該注意什么？112

333還原爐運行時應該注意什么？112

334還原爐停爐拆爐時應該注意什么？113

335影響還原效果的因素有哪些？113

336什么是夾層？什么是氧化分層？114

337為什么要還原爐開爐時慢升溫，停爐時慢降溫？114

第4章三氯氫硅和四氯化硅的生產方法

41什么是三氯氫硅？三氯氫硅有什么用途？115

42什么是四氯化硅？四氯化硅有什么用途？116

43四氯化硅是怎樣制備的？117

44三氯氫硅是怎樣制備的？121

45生產三氯氫硅為什么用粉狀工業硅？生產四氯化硅為什么用塊狀工業硅？125

46三氯氫硅是怎樣提純的？125

47四氯化硅是怎樣提純的？128

48什么是飽和蒸汽、飽和蒸汽壓？129

49什么是物理提純？什么是化學提純？129

410四氯化硅的顏色太重是什么原因？130

411什么是汽化？什么是液化？130

412什么是蒸發？131

413什么是沸騰？什么是沸點？131

414什么是高沸點？什么是低沸點？131

415什么是易揮發組分？什么是難揮發組分？131

416什么是蒸餾？什么是精餾？131

417三組分的液體混合物怎么精餾？132

418什么是回流比？133

419什么是減壓蒸餾？133

420什么是加壓蒸餾？133

421精餾塔中的爆響是怎么回事？134

422什么是濕氮去磷法？134

423什么是吸附提純法？134

424什么是絡合物提純法？135

425為什么不允許空氣進入精餾塔？136

426什么是密閉蒸餾？什么是補充氣體？136

427什么是二氯二氫硅？二氯二氫硅是怎樣生產的？136

428什么是理論塔板？什么是塔的全流量？137

429什么是液泛現象？什么是液泛溫度？137

430什么是間斷精餾法？什么是連續精餾法？138

431精餾塔為什么要保溫？140

432精餾塔上為什么要有放空管？為什么要有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34什么是乳化塔？142

435對多晶硅質量影響較大的污垢有哪些？多晶硅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章多晶硅和單晶硅生產所用的其他原料

51什么是天然石英玻璃？什么是合成石英玻璃？144

52什么是石英坩堝？石英坩堝是干什么用的？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么要涂鋇？146

54什么是析晶？怎樣來防止石英玻璃析晶呢？147

55什么是氬氣？它在單晶硅生產中有什么用途？148

56氬氣是怎樣生產的？148

57什么是氧氣？它有什么性質？148

58氧是怎么制造的？149

59什么是氫氣？它有什么性質？149

510氫氣有什么特性？150

511氫氣有什么用途？151

512氫氣是怎么制備的？151

513怎樣從綜合利用中尋找氫氣資源？153

514什么是工業氫、超純氫、高純氫、純氫？154

515各種行業對氫氣有什么要求？154

516氯堿工業的副產品氫氣能用來生產多晶硅嗎？氯堿氫氣怎樣凈化？155

517什么是氯氣？氯氣有什么特性？156

518氯氣有什么用途？157

519氯氣是怎么制備的？157

520什么是氯化氫？氯化氫有什么特性？158

521氯氣與氫氣之間有什么關系？158

522氯化氫有什么用途？159

523合成氯化氫時對原料氯和氫有什么要求？159

524對成品氯化氫的純度有什么要求？159

525氯化氫是怎樣制備的？159

526什么是氮氣？氮氣有什么特性？160

527氮氣有什么用途？161

528氮氣是怎么制備的？162

529水有什么特性？164

530水是怎么分類的？165

531純水是怎么制備的？165

532什么是熱載體？熱載體都是用硅制成的嗎？168

533制作硅芯的方法有哪幾種？硅芯截面都是圓的嗎？170

534什么是伏安特性？各種熱載體的伏安特性有什么不同？170

第6章環保和節能

61什么是環保節能？多晶硅生產為何要環保節能呢？172

62三氯氫硅合成的尾氣主要由什么組成？173

63還原爐的尾氣主要由什么組成？174

64改良西門子法生產多晶硅為什么會有大量的四氯化硅排出？174

65改良西門子法生產多晶硅排出的四氯化硅怎么治理？175

66什么是白炭黑？什么是氣相白炭黑？175

67為什么要用還原尾氣來生產白炭黑？怎樣生產氣相白炭黑？175

68什么是氫回收？氫回收有哪幾種？177

69淋洗塔排出的廢水為什么要放石灰？177

610怎樣用多晶硅生產中的尾氣來生產鹽酸？178

611還原爐為什么要用油冷卻？178

612怎樣用油為還原爐冷卻？179

613怎樣采用熱油制冷？180

614可以采用蒸汽冷卻還原爐嗎？180

615可以采用氫氣冷卻還原爐嗎？180

616精餾塔怎么節能？181

617增加還原爐的硅棒數可以節能嗎？181

618多晶硅生產為什么要與石英玻璃聯產？181

619為什么要用還原尾氣來生產鹽酸？182

620為什么要用還原尾氣來生產有機硅？182

621為什么從還原爐排出的尾氣首先要進入節能器？183

622為什么還原爐的尾氣最終還需用淋洗法處理后才可排放？183

第7章多晶硅的物理生產法

71什么是多晶硅的物理生產法？物理生產法有哪些優缺點呢？184

72雜質在硅的熔體中有哪些效應？185

73什么是擴散系數？什么是蒸發常數？185

74什么是雜質的蒸發速率常數？185

75在硅的熔體中哪種元素最容易蒸發？186

76什么是平衡分凝系數？什么是有效分凝系數？186

77硅熔體的結晶速率對分凝的效果有什么影響？187

78什么是分凝提純法？187

79多晶硅物理生產法的主要工藝是怎樣的？187

710什么是定向凝固？188

711多晶硅的冶金法里有化學方法嗎？188

712什么是多晶硅鑄錠？189

713多晶硅鑄錠與多晶硅物理生產法有什么不同？189

714多晶硅鑄錠的工藝流程是怎樣的？190

715多晶硅鑄錠工藝有什么優缺點？190

第8章多晶硅和單晶硅生產所用的主要設備

81什么是單晶爐？192

82單晶爐體包括哪幾個部分？193

83什么是區熔爐？194

84什么是硅芯爐？195

85什么是硅芯切割？195

86什么是多晶硅還原爐？195

87硅棒對數與節能有什么關系？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10什么是薄壁殼體？薄壁殼體的厚度怎么求得？198

811多晶硅的生產設備對所用鋼材有什么要求？201

812什么是不銹鋼？不銹的原理是什么？202

813什么是304L不銹鋼？什么是316L不銹鋼？202

814什么是揮發器？203

815什么是節能器？204

816精餾塔有哪幾種？205

817什么是溢流式篩板塔？什么是穿流式篩板塔？208

818為什么說塔柱和篩板是篩板塔的心臟？多晶硅生產對塔柱和篩板有什么要求？209

819什么樣的塔釜好？210

820怎樣確定塔釜的大小？211

821什么是塔頭？213

822什么是吸收塔？215

823什么是解吸塔？216

824鉬芯爐和硅芯爐的電器有什么不同？217

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

826什么是并串聯技術？220

827什么是直流控制？什么是單層控制？什么是疊層控制？ 222

第9章安全生產

91氫氣有什么危險性？225

92氧氣有什么危險性？226

93氯化氫有什么危險性？226

94氯氣有什么危險性？227

95氬氣、氮氣有什么危險性？227

96四氯化硅有什么危險性？227

97三氯氫硅有什么危險性？228

98對廠房有什么要求？229

99對氫氣管道有什么要求？230

910為什么氫氣管路上要加阻火器？231

911為什么使用氫氣的廠房不宜采用有井字梁的結構？231

912為什么使用氫氣的廠房屋頂不宜采用機械排風？231

913對氧氣管道有什么要求？231

914為什么氫氣、氧氣瓶絕對不能混用"para" label-module="para">

915什么是氣體置換？233

916為什么氧氣瓶在使用中要留有一定壓力的余氣"para" label-module="para">

917液氧儲存有什么注意事項？234

918為什么氧氣閥門不能碰到油污？234

919為什么氧氣的管道和閥門多是銅或不銹鋼的？234

920為什么三氯氫硅的儲罐需要用水降溫？234

921當出現四氯化硅或三氯氫硅泄漏時應該怎樣處理？234

922為什么四氯化硅跑漏時要用氨水去處理？235

923為什么多晶硅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對四氯化硅和三氯氫硅的儲運有什么規定？238

928對氫氣、氧氣儲運有什么規定？239

929多晶硅生產中突然停電怎么辦？239

930多晶硅生產中突然停水怎么辦？240

931多晶硅生產中突然停氣怎么辦？240

932單晶硅生產中突然停電、停水怎么辦？241

933出現四氯化硅或三氯氫硅燒傷事故應該怎么處理？241

934什么是壓力容器？壓力容器是怎樣分類的？241

935壓力容器使用有什么要求？242

936電氣設備發生火災應采取怎樣的滅火措施？243

937什么是靜電效應？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么要接地？245

101為什么說硅的前途像東方的太陽？246

102現今的硅生產工藝還存在哪些不足？247

103多晶硅生產耗能為什么高？如何改進？248

104多晶硅生產對環境有什么影響？如何改進？250

105怎樣才能降低單晶硅和多晶硅的生產成本？250

106怎樣才能簡化單晶硅和多晶硅的流程？251

107什么是直拉單晶爐連續加料法？252

108什么是帶硅？253

109什么是厚度沉積率？怎樣提高厚度沉積率？255

1010加大硅芯直徑對產率有什么影響？258

1011加大硅棒的最終的直徑對產率有什么影響？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硅的生產速度？264

附錄

附錄1常用的物理量267

附錄2單晶硅常用電阻率與摻雜濃度的關系表267

附錄3氬氣露點和所含水分對照表268

附錄4單晶硅常用化學腐蝕劑268

附錄5直拉單晶硅和區熔單晶硅允許偏差表268

附錄6直拉單晶硅的電學性能參數269

附錄7區熔單晶硅的電學性能參數269

附錄8區熔高阻單晶硅的電學性能參數269

附錄9幾種多晶硅制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系表271

附錄14常用單位換算表273

參考文獻 2100433B