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Diseño del sistema de control de temperatura empleado en un proceso de evaporación para fabricar celdas tipo película delgada

Resumen

En este trabajo se realizó el diseño del sistema, control e instrumentación de temperatura necesarios para llevar a cabo la evaporación de precursores en la fabricación de películas delgadas tipo kesterita. Inicialmente se realizó la documentación y selección de crisoles y navecillas empleados para evaporar los elementos precursores, en este caso Cu, Zn, Sn y S; en una segunda fase se realizó un estudio sobre la instrumentación que puede ser usada en el sensado de temperatura de navecillas de evaporación y del sustrato en el que se depositará la película delgada. Posteriormente, se diseñó un algoritmo en Matlab que emula el comportamiento físico del sistema y a partir de éste se obtuvieron las características de temperatura, corriente y tensión en el tiempo; así como la función de transferencia del sistema con el fin de encontrar un controlador, en este caso Proporcional Integral (PI). Una vez obtenidos estos resultados se diseñó la etapa de potencia haciendo uso de transformadores reductores y TRIACs que permiten limitar el flujo de corriente en la carga. Finalmente, se elaboró un diseño de circuitos que detectan el cruce por cero de una señal para controlar la potencia a suministrar a las navecillas y se elaboró otro diseño para el control de disparo de los TRIAC; los cuales permiten la comunicación entre una tarjeta de desarrollo y la etapa de potencia, permitiendo así el flujo de corriente a las navecillas de evaporación para alcanzar la temperatura requerida para cada elemento que forma parte de la película delgada.