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碳化硅,碳化硅管性能特點和主要用途是什么?詳解

信息來源:本站 日期:2017-10-13 

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碳化硅管簡介

碳化硅管具有強度高、硬度高、耐磨性好、耐高溫、耐腐蝕、抗熱抗震性好、導熱系數大以及抗氧化性好等優勝功能,首要用于中頻鑄造、各種熱處理電爐、冶金、化工、有色金屬鍛煉等職業,碳化硅保護管廣泛用于冶金燒結爐和中 頻加熱鑄造爐,長度可根據現場實際需要定做。

碳化硅管特性

碳化硅管是以碳化硅為首要原料,經高溫燒成的一種優良碳化硅成品,它具有耐高溫、耐腐蝕、導熱快、強度高、硬度高、耐磨性好、抗熱抗震性好、導熱系數大以及抗氧化性好等優勝功能,兩頭再配以專用的耐高溫絕緣套,可有效的避免金屬溶液對電熱元件(包含硅碳棒、電爐絲等)的腐蝕,各項指標均優于各種石墨成品首要應用于有色金屬鍛煉,中頻鑄造、各種熱處理電爐、冶金、化工等多種職業。碳化硅保護管導熱性、抗氧化性、抗熱沖擊功能、高溫耐磨功能優勝,并有良好的化學穩定性,抗酸才能極強,與強酸強堿不反響。

碳化硅管生產技術

該成品以碳化硅為首要原料,經特別技術高溫燒成的一種優良碳化硅成品,長度標準可根據客戶實際需要定做。

碳化硅管首要用途

廣泛應用于有色金屬鍛煉、鋁成品除氣體系、印染機械、鋅鋁鍛煉及成品加工等職業。


碳化硅器件的產業化發展

碳化硅JFET有著高輸入阻抗、低噪聲和線性度好等特點,是目前發展較快的碳化硅器件之一,并且率先實現了商業化。與MOSFET器件相比,JFET器件不存在柵氧層缺陷造成的可靠性問題和載流子遷移率過低的限制,同時單極性工作特性使其保持了良好的高頻工作能力。另外,JFET器件具有更佳的高溫工作穩定性和可靠性。碳化硅JFET器件的門極的結型結構使得通常JFET的閾值電壓大多為負,即常通型器件,這對于電力電子的應用極為不利,無法與目前通用的驅動電路兼容。美國Semisouth公司和Rutgers大學通過引入溝槽注入式或者臺面溝槽結構(TIVJFET)的器件工藝,開發出常斷工作狀態的增強型器件。但是增強型器件往往是在犧牲一定的正向導通電阻特性的情況下形成的,因此常通型(耗盡型)JFET更容易實現更高功率密度和電流能力,而耗盡型JFET器件可以通過級聯的方法實現常斷型工作狀態。級聯的方法是通過串聯一個低壓的Si基MOSFET來實現。級聯后的JFET器件的驅動電路與通用的硅基器件驅動電路自然兼容。級聯的結構非常適用于在高壓高功率場合替代原有的硅IGBT器件,并且直接回避了驅動電路的兼容問題。

碳化硅器件實用化取得突破

碳化硅MOSFE一直是最受矚目的碳化硅開關管,它不僅具有理想的柵極絕緣特性、高速的開關性能、低導通電阻和高穩定性,而且其驅動電路非常簡單,并與現有的電力電子器件(硅功率MOSFET和IGBT)驅動電路的兼容性是碳化硅器件中最好的。

SiCMOSFET器件長期面臨的兩個主要挑戰是柵氧層的長期可靠性問題和溝道電阻問題。其中溝道電阻大導致導通時的損耗大,為減少導通損耗而降低導通電阻和提高柵氧層的可靠性的研發一直在進行。降低導通電阻的方法之一是提高反型溝道的載流子遷移率,減小溝道電阻。為了提高碳化硅MOSFET柵氧層的質量,降低表面缺陷濃度,提高載流子數量和遷移率,一種最通用的辦法是實現生長界面的氮注入,也被稱為界面鈍化,即在柵氧層生長過程結束后,在富氮的環境中進行高溫退火,這樣可以實現溝道載流子遷移率的提高,從而減小溝道電阻,減小導通損耗。降低導通電阻的方法之二是采用在柵極正下方開掘溝槽的溝槽型柵極結構。目前已經投產的SiCMOSFET都是“平面型”。平面型在為了降低溝道電阻而對單元進行微細化時,容易導致JFET電阻增大的問題,導通電阻的降低方面存在一定的局限性。而溝槽型在構造上不存在JFET電阻。因此,適于降低溝道電阻、減小導通電阻。

碳化硅優勢如下:

1.導熱功能好,管壁?。ㄖ挥袔讉€毫米),因而商品對溫度改變反響十分活絡;

2.徹底不受腐蝕影響;

3.高溫下不會熔化,對金屬液沒有污染;

4.能夠用來熔化富含鈉和鍶成分的合金;

5.商品的外表不會粘附爐渣,十分簡單保護;

6.   耐高溫(最高可達1600℃);

7.抗熱沖擊功能好;

8.商品硬度高,難以折斷;

9.性價比高。(使用壽命在半年以上)。

小結

碳化硅電力電子器件在提高電能利用效率和實現電力電子裝置的小型化方面將發揮越來越大的優勢。碳化硅電力電子器件能提高電能利用的效率,來實現電能損失的減少,因為相對于硅器件,碳化硅器件在降低導通電阻和減小開關損耗等方面具有優勢。比如,由二極管和開關管組成的逆變電路中,僅將二極管材料由硅換成碳化硅,逆變器的電能損失就可以降低15~30%左右,如果開關管材料也換成SiC,則電能損失可降低一半以上。利用碳化硅制作的電力電子器件具備三個能使電力轉換器實現小型化的特性:更高的開關速度、更低的損耗和更高的工作溫度。碳化硅器件能以硅器件數倍的速度進行開關。開關頻率越高,電感和電容等儲能和濾波部件就越容易實現小型化;電能損失降低,發熱量就會相應減少,因此可實現電力轉換器的小型化;而在結溫方面,硅器件在200°C就達到了極限,而碳化硅器件能在更高結溫和環境溫度的情況下工作,這樣就可以縮小或者省去電力轉換器的冷卻機構。

隨著碳化硅電力電子器件的技術進步,目前碳化硅器件相對于硅器件,不僅有性能的巨大優勢,在系統成本上的優勢也逐漸顯現。碳化硅器件將逐步地展現出其性能和降低系統成本方面的優勢。



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