其次,6、8为半导体与其他材料之间的接触表示状态,由于半导体与其他接触物质的费米能级不 同,在接触面产生一定的接触势垒,其值等于它们的功函数之差。它们通常具有单向导通电特性,可以用二极管表示它们的电路符号,当半导体为P型材料时,半导体为阳极,二极管指向进电材料和电极丝,由此可以看到对于半导体,放电的击穿电压应该由6、8以及极间介质的击穿电压和在体电阻7上的压降和组成,同时其放电的维持电压也应该由这几部分组成,所以半导体正常加工的放电及维持电压均远远高于普通金属电火花线切割时的电压。 

       第三,对于体电阻7而言,在放电加工过程中也成为一个不可忽视的因素,由于其大小与半导体的电阻率、体积大小、放电的接触面积、放电的位置及半导体本身的温度均有关,因此在放电过程中,它是一个变化的因素,必然对放电的稳定性和效率产生影响。 

       第四,对于工作液电阻9、10而言,在对半导体材料的切割中,由于工作液导电能力与半导体相当甚至高于半导体,已成为一个不能忽略的因素。在放电切割过程中由于半导体2与进电金属4之间工作液的存在,一旦在2与4之间不能形成接触电阻较小的欧姆接触,而形成肖特基接触,此时2与4之间的接触电阻将大于或者与工作液电阻9处在相当的数量级,那么在2与4之间必然会产生电解效应以及由于接触电阻增加而产生的发热现象,导致放电切割能量比例降低、进电点发热、形成阳极(进电金属)溶解或接触点因为发热导致的氧化。对于工作液电阻10而言,由于半导体的放电切割电压大大提高,因此如果其绝缘性降低也会导致直接在两极间产生电解作用而不会形成放电。为了避免进电点在放电切割过程中产生电解和发热问题,从而影响进电接触或因为接触点具有较大的接触电阻而出现过热并导致接触点产生氧化情况的出现,必须在硅碇的进电过程中得到实时冷却并避免复合工作液进入进电点所导致的极间电解的产生。在实际的应用过程中可以在进电点周围通入压缩空气以起到隔绝复合工作液进入且对进电点进行冷却的作用。

 

       2.3 试验结果 

       采用经改造的专用高频脉冲电源对电阻率2.18#cm厚度125mm标准的P型太阳能硅锭进行了电火花线切割加工,平均切割效率大于100mm2 /min。硅碇装夹及切割的照片如图6所示,切割后的硅片实物如图7所示。

 

       通过实验研究证实了电火花线切割加工太阳能硅片的可行性,并研究了其放电加工的特点。但传统的电火花线切割机床采用的是单线切割工艺,虽按单片切割效率相比已大大超过多线切割,但在总切割效率方面还不能和其相比,因此为了从根本上提高电火花线切割效率,多线电火花线切割将是太阳能硅片电火花切割技术发展的必然。 

 

       3 小结 

       电火花线切割由于切割过程中不存在宏观切削力且具有大厚度切割的优势,因此其具有大厚度、超薄切割等特点,将成为太阳能硅片切割的一个研究热点。本文研究了高阻半导体材料的放电加工模型,提出了电火花加工太阳能硅片的思路和工艺方法,并首次对电阻率为2.18#cm的P型太阳能硅锭进行了电火花线切割实验,切割效率大于100mm2/min,且该方法在加工中不受硅晶体晶向的影响,具有成本低、效率高的特点,为下一步多线电火花线切割加工太阳能硅片奠定了技术基础。

　　参考文献： 

　　[1]刘志东，邱明波，汪炜，田宗军，史勇，王振兴.太阳能硅片切割技术的研究[J].电加工与模具，2009. 

　　[2]刘志东，邱明波，汪炜，田宗军，黄因慧.太阳能级硅高效放电电解复合切割制绒一体化研究[J]. 电加工与模具，2009. 

　　[3]林峰，汪建平，傅建中.太阳能硅片精密切割技术及其特性研究[J].航空精密制造技术，2010. 

　　[4]毕勇，刘志东，邱明波，汪炜，田宗军，黄因慧.新型太阳能级硅片切割技术[J].材料科学与工程学报，2010.