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(lái)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(zhuān)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(hù)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(xiàn)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(wèn)題和載流子遷移率過(guò)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(mén)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(wú)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(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)串聯(lián)一個(gè)低壓的Si基MOSFET來(lái)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(wèn)題。
碳化硅MOSFE一直是最受矚目的碳化硅開(kāi)關(guān)管，它不僅具有理想的柵極絕緣特性、高速的開(kāi)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(wèn)題和溝道電阻問(wèn)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(chēng)為界面鈍化，即在柵氧層生長(zhǎng)過(guò)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(kāi)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(wèn)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(méi)有污染；
4．能夠用來(lái)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?xún)r(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(lái)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(lái)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(kāi)關(guān)損耗等方面具有優(yōu)勢(shì)。比如，由二極管和開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)。開(kāi)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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