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單晶硅石墨熱場加熱器

 

單晶硅石墨熱場加熱器

用石墨材料制成的電爐加熱發(fā)熱體部件。石墨具有優(yōu)良的導電、導熱性能,在特種工業(yè)爐為電爐中常用石墨作為發(fā)熱體。工業(yè)電爐中早期選用石墨電極作發(fā)熱體,后選用密度高的高功率電極作發(fā)熱體(熔煉石英玻璃也采用石墨電極作發(fā)熱體)。半導體工業(yè)發(fā)展,提煉單晶硅,單晶鍺,砷化鎵、磷化銦等材料的加熱爐選擇高純細結構石墨和各向同性石墨作發(fā)熱體。一些特殊的工業(yè)爐和實驗爐用炭布或石墨布作發(fā)熱體。
作為加熱爐用石墨發(fā)熱體要求產生穩(wěn)定熱場,所以要求石墨具有質地均勻,有穩(wěn)定的電阻率。用于單晶制造的石墨發(fā)熱體,要求石墨特別潔凈,以避免雜質元素影響單晶純度,其總灰分含量應小于20×10–6,有的要求達到5×10–6。
常用單晶爐發(fā)熱體石墨性能如下:
體積密度         氣孔率     抗壓強度    比電阻                灰分
/g•cm–3             /%            /MPa        /Ω•cm                /%
1.70~1.76    15~20    35~60    (7~15)X10–4    (5~20)×10–4
石墨發(fā)熱體的設計應參照選用石墨的電阻率而定。
石墨發(fā)熱體的機械加工、包裝、運輸、貯藏過程中應該保持潔凈、避免污染。
石墨發(fā)熱體在使用過程中常會出現(xiàn)變形現(xiàn)象,這是由于石墨的蠕變所造成。室溫時石墨蠕變很小,當溫度升到1700℃或更高時,幾小時后可觀察到蠕變,應力消除后,材料中留有殘余應變,造成石墨發(fā)熱體塑性變形。反映在實際使用中石墨變形造成熱場不均勻,規(guī)格尺寸越大變形越小,顆粒小比顆粒大的石墨變形大。防止石墨發(fā)熱體變形的辦法是,在使用前,先空燒一次(先通電升溫)用支架將發(fā)熱體支撐住,空燒溫度應大于實際使用溫度100~200℃。為消除熱應力造成石墨發(fā)熱體變形,一些廠商將用于發(fā)熱體的石墨最大顆粒由0.075mm,擴大至0.5~1mm,取得了較好效果。

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