李 瑫，程文进，黄志海，杨 勇，陈李松

( 中国电子科技集团公司第四十八研究所，湖南 长沙410111)

水平滑舟式液相外延具有变化组分容易、组分及厚度控制能力强和可重复性好等优势，是一种研制和生产碲镉汞薄膜材料有效且成熟的方法[1]。水平液相外延设备是目前国内实现该种工艺方法的主流设备，其温度控制的精度、升降温的速率、温度场的均匀性直接影响了外延材料的质量、外延片的均匀性、可重复性、尺寸、设备的产能等，是设备的关键性能指标。本文针对液相外延设备的温度控制要求，研究设计满足外延工艺技术要求的温度控制系统，并进行测试验证。

1 加热系统总体设计

设备的加热系统由PLC（可编程控制器）、闭环控制器、功率调节器（简称调功器）、炉体、温度传感器等构成。其中，PLC 用于设定目标温度、控制模式及控制参数，读取过程值、状态等，闭环控制器则根据检测温度与目标温度的偏差进行PID（比例积分微分）闭环计算，输出加热功率信号，调功器根据加热功率输入信号控制功率器件，输出正确的电压和电流至炉体进行加热，形成温度场，最后由温度传感器检测目标位置温度并反馈回闭环控制器。温度采集包括反应管內温度和管外温度，并以管內温度作为控制目标。为保证控温精度及温度场的空间均匀性，炉体采用5 段独立加热独立控温方式，并采用串级PID 进行双闭环控制，如图1 所示。

图1 加热系统控制原理

2 温度闭环控制设计

串级控制因其抗干扰和自适应能力强而被广泛用于对象扰动幅度大、非线性、容量滞后大、参数相互关联[2]的场合。……