加熱器的設(she)計

常見的加熱器(qi)有三種形(xing)狀，筒形(xing)、杯形(xing)、螺旋形(xing)，目前(qian)絕大多數(shu)加熱器(qi)為筒形(xing)

螺旋形加熱器加工工藝復雜，早已淘汰。杯形加熱器對于半球形的坩堝，底部熔體溫度較均勻，由于加工工藝較難，早已不用。現在，絕大多數用筒形加熱器。筒形加熱器不但加工簡單，而且和直拉單晶爐大量采用平底坩堝有關。不同的單晶爐加熱器的大小可能相同，也可能不同。加熱器是根據直拉單晶爐的大小和所拉制單晶的參數等條件確定的，一般設計成并聯電路形式，并且下列幾個參數。

一、加熱器的形狀

二、加熱器的(de)內(nei)直徑

三、加熱(re)器的有效長度

四、加熱器的片數

五、加熱(re)器(qi)的(de)厚度并給(gei)出加熱(re)器(qi)外徑(jing)。

確定(ding)這(zhe)些參數(shu)依(yi)據(ju)直(zhi)(zhi)拉(la)(la)單(dan)晶(jing)爐的參數(shu)和(he)所拉(la)(la)單(dan)晶(jing)的直(zhi)(zhi)徑。主要(yao)依(yi)據(ju)單(dan)晶(jing)爐加熱功率變壓器參數(shu):大輸出(chu)功率、大輸出(chu)電壓和(he)大輸出(chu)電流，坩堝的直(zhi)(zhi)徑和(he)高(gao)度。

設計加熱(re)器(qi)有以下幾個步驟(zou):

一、選材和確(que)定加熱器形狀

加熱器一般用高純石墨制成，高純石墨的電阻率 ，加熱器目前通常做成筒形。

二、確(que)定石墨托碗壁(bi)厚

石墨托碗壁厚一般為(wei)3毫米-6毫米

三(san)、確定(ding)加熱(re)器內徑

根據給定坩堝直徑和石墨(mo)托碗壁厚，算出加(jia)熱器內徑。

Φ內=石英(ying)坩堝外徑(jing)+2倍石墨托碗壁厚+2倍石墨托碗和加熱器的間(jian)隙

若石(shi)墨(mo)托碗(wan)壁厚為a，石(shi)墨(mo)托碗(wan)與加熱器(qi)的間隙為b(b=5毫米)，

Φ內=Φ外坩(gan)+2a+2b=Φ外坩(gan)+2(a+b)

四、確定加熱(re)器有效高(gao)度

經過實踐，加熱器(qi)有效長(chang)度為石英(ying)坩堝高的1.6倍(bei)至(zhi)1.8倍(bei)。

若(ruo)加熱器高(gao)(gao)為H，石英坩堝(guo)高(gao)(gao)為h

H=(1.6~1.8)h 一般取H=1.7h

五(wu)、確定加熱器片(pian)數(shu)，算出片(pian)寬。

加(jia)熱(re)器一般(ban)為16片、20片、24片三種形(xing)式，目前一般(ban)為20片。

若加熱(re)器片寬(kuan)為 ，片與片的(de)間隙為2毫(hao)米

六、確定石墨加熱器厚度

加(jia)熱器采用(yong)并(bing)聯電(dian)(dian)(dian)路形式(shi)導電(dian)(dian)(dian)，加(jia)熱器總電(dian)(dian)(dian)阻(zu)為R，每聯的電(dian)(dian)(dian)阻(zu)為R1，加(jia)熱器的壁厚為d

七(qi)、確(que)定加熱器外徑

以上計算只能(neng)做參考，在實(shi)際生產中，不一定用到單晶爐大功率，所以計算和實(shi)際有一這(zhe)距(ju)離(li)，但它畢竟給出一個范(fan)圍，在實(shi)際加熱器(qi)時還是非常有用的(de)。