碳化硅,碳化硅管性能特點(diǎn)和主要用途是什么?詳解
信息來源：本站 日期：2017-10-13
碳化硅管具有強(qiáng)度高、硬度高、耐磨性好、耐高溫、耐腐蝕、抗熱抗震性好、導(dǎo)熱系數(shù)大以及抗氧化性好等優(yōu)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(yè)，碳化硅保護(hù)管廣泛用于冶金燒結(jié)爐和中 頻加熱鑄造爐，長(zhǎng)度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要定做。
碳化硅管是以碳化硅為首要原料，經(jīng)高溫?zé)傻囊环N優(yōu)良碳化硅成品，它具有耐高溫、耐腐蝕、導(dǎo)熱快、強(qiáng)度高、硬度高、耐磨性好、抗熱抗震性好、導(dǎo)熱系數(shù)大以及抗氧化性好等優(yōu)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(duì)電熱元件(包含硅碳棒、電爐絲等)的腐蝕，各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于各種石墨成品首要應(yīng)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(yè)。碳化硅保護(hù)管導(dǎo)熱性、抗氧化性、抗熱沖擊功能、高溫耐磨功能優(yōu)勝，并有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，抗酸才能極強(qiáng)，與強(qiáng)酸強(qiáng)堿不反響。
該成品以碳化硅為首要原料，經(jīng)特別技術(shù)高溫?zé)傻囊环N優(yōu)良碳化硅成品，長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)客戶實(shí)際需要定做。
廣泛應(yīng)用于有色金屬鍛煉、鋁成品除氣體系、印染機(jī)械、鋅鋁鍛煉及成品加工等職業(yè)。
碳化硅JFET有著高輸入阻抗、低噪聲和線性度好等特點(diǎn)，是目前發(fā)展較快的碳化硅器件之一，并且率先實(shí)現(xiàn)了商業(yè)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(shí)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(wěn)定性和可靠性。碳化硅JFET器件的門極的結(jié)型結(jié)構(gòu)使得通常JFET的閾值電壓大多為負(fù)，即常通型器件，這對(duì)于電力電子的應(yīng)用極為不利，無法與目前通用的驅(qū)動(dòng)電路兼容。美國(guó)Semisouth公司和Rutgers大學(xué)通過引入溝槽注入式或者臺(tái)面溝槽結(jié)構(gòu)(TIVJFET)的器件工藝，開發(fā)出常斷工作狀態(tài)的增強(qiáng)型器件。但是增強(qiáng)型器件往往是在犧牲一定的正向?qū)娮杼匦缘那闆r下形成的，因此常通型(耗盡型)JFET更容易實(shí)現(xiàn)更高功率密度和電流能力，而耗盡型JFET器件可以通過級(jí)聯(lián)的方法實(shí)現(xiàn)常斷型工作狀態(tài)。級(jí)聯(lián)的方法是通過串聯(lián)一個(gè)低壓的Si基MOSFET來實(shí)現(xiàn)。級(jí)聯(lián)后的JFET器件的驅(qū)動(dòng)電路與通用的硅基器件驅(qū)動(dòng)電路自然兼容。級(jí)聯(lián)的結(jié)構(gòu)非常適用于在高壓高功率場(chǎng)合替代原有的硅IGBT器件，并且直接回避了驅(qū)動(dòng)電路的兼容問題。
碳化硅MOSFE一直是最受矚目的碳化硅開關(guān)管，它不僅具有理想的柵極絕緣特性、高速的開關(guān)性能、低導(dǎo)通電阻和高穩(wěn)定性，而且其驅(qū)動(dòng)電路非常簡(jiǎn)單,并與現(xiàn)有的電力電子器件(硅功率MOSFET和IGBT)驅(qū)動(dòng)電路的兼容性是碳化硅器件中最好的。
SiCMOSFET器件長(zhǎng)期面臨的兩個(gè)主要挑戰(zhàn)是柵氧層的長(zhǎng)期可靠性問題和溝道電阻問題。其中溝道電阻大導(dǎo)致導(dǎo)通時(shí)的損耗大，為減少導(dǎo)通損耗而降低導(dǎo)通電阻和提高柵氧層的可靠性的研發(fā)一直在進(jìn)行。降低導(dǎo)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(zhì)量，降低表面缺陷濃度，提高載流子數(shù)量和遷移率，一種最通用的辦法是實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)界面的氮注入，也被稱為界面鈍化，即在柵氧層生長(zhǎng)過程結(jié)束后，在富氮的環(huán)境中進(jìn)行高溫退火，這樣可以實(shí)現(xiàn)溝道載流子遷移率的提高，從而減小溝道電阻，減小導(dǎo)通損耗。降低導(dǎo)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(jié)構(gòu)。目前已經(jīng)投產(chǎn)的SiCMOSFET都是“平面型”。平面型在為了降低溝道電阻而對(duì)單元進(jìn)行微細(xì)化時(shí)，容易導(dǎo)致JFET電阻增大的問題，導(dǎo)通電阻的降低方面存在一定的局限性。而溝槽型在構(gòu)造上不存在JFET電阻。因此，適于降低溝道電阻、減小導(dǎo)通電阻。
1．導(dǎo)熱功能好，管壁薄（只有幾個(gè)毫米），因而商品對(duì)溫度改變反響十分活絡(luò)；
2．徹底不受腐蝕影響；
3．高溫下不會(huì)熔化，對(duì)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(huì)粘附爐渣，十分簡(jiǎn)單保護(hù)；
6. 耐高溫（最高可達(dá)1600℃）；
7．抗熱沖擊功能好；
8．商品硬度高，難以折斷；
9．性價(jià)比高。（使用壽命在半年以上）。
碳化硅電力電子器件在提高電能利用效率和實(shí)現(xiàn)電力電子裝置的小型化方面將發(fā)揮越來越大的優(yōu)勢(shì)。碳化硅電力電子器件能提高電能利用的效率，來實(shí)現(xiàn)電能損失的減少，因?yàn)橄鄬?duì)于硅器件，碳化硅器件在降低導(dǎo)通電阻和減小開關(guān)損耗等方面具有優(yōu)勢(shì)。比如，由二極管和開關(guān)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(guān)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(gè)能使電力轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)小型化的特性：更高的開關(guān)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(shù)倍的速度進(jìn)行開關(guān)。開關(guān)頻率越高，電感和電容等儲(chǔ)能和濾波部件就越容易實(shí)現(xiàn)小型化;電能損失降低，發(fā)熱量就會(huì)相應(yīng)減少，因此可實(shí)現(xiàn)電力轉(zhuǎn)換器的小型化;而在結(jié)溫方面，硅器件在200°C就達(dá)到了極限，而碳化硅器件能在更高結(jié)溫和環(huán)境溫度的情況下工作，這樣就可以縮小或者省去電力轉(zhuǎn)換器的冷卻機(jī)構(gòu)。
隨著碳化硅電力電子器件的技術(shù)進(jìn)步，目前碳化硅器件相對(duì)于硅器件，不僅有性能的巨大優(yōu)勢(shì)，在系統(tǒng)成本上的優(yōu)勢(shì)也逐漸顯現(xiàn)。碳化硅器件將逐步地展現(xiàn)出其性能和降低系統(tǒng)成本方面的優(yōu)勢(shì)。
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