在单晶硅生产过程中,硅片的直径大小和晶体生长过程的自动化程度,对生产效率和产品质量有很大的影响。为此,本课题以TDR-120型单晶炉的开发背景,解决了晶体生长过程中直径准确测量问题,同时在分析出工艺曲线的基础上实现了单晶生长过程全自动控制的目标。本文中对单晶炉热场做了系统的分析,利用FEMAGSoft S.A公司的FEMAG-CZ热场仿真软件对TDR-120炉热场进行了设计及热电耦合模拟,确定了熔晶电流、电压、坩埚的位置等化料工艺参数,使熔晶过程可以顺利进行。并通过软件模拟,得到了长晶各个阶段炉内热场分布,并对热场的合理性进行了分析和讨论。在热场分析的基础上确定出合理的温度、速度曲线,为晶体生长控制奠定了工艺基础。在晶体生长过程中,晶体直径的控制是通过控制晶升速度和加热器温度而实现的。控制系统有在两个输入量为加热温度和提拉速度,两个输出量为晶体直径和生长速度,输入输出之间存在相互耦合关系。在本设计中采用前馈补偿解偶的方法,成功地解决了单晶炉生长控制中双入双出耦合系统的解偶问题。实验表明：在整个拉晶阶段,实现了晶体生长的全自动控制,可以根据工艺要求控制温度变化,控温精度可以达到预期要求,同时在整个晶体生长阶段将直径控制在了允许的误差范围内。