加熱器的設計

常見的加熱器有三種形狀，筒形、杯形、螺旋形，目前絕大多數(shù)加熱器為筒形

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?，F(xiàn)在，絕大多數(shù)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(jù)直拉單晶爐的大小和所拉制單晶的參數(shù)等條件確定的，一般設計成并聯(lián)電路形式，并且下列幾個參數(shù)。

一、加熱器的形狀

二、加熱器的內(nèi)直徑

三、加熱器的有效長度

四、加熱器的片數(shù)

五、加熱器的厚度并給出加熱器外徑。

確定這些參數(shù)依據(jù)直拉單晶爐的參數(shù)和所拉單晶的直徑。主要依據(jù)單晶爐加熱功率變壓器參數(shù):大輸出功率、大輸出電壓和大輸出電流，坩堝的直徑和高度。

設計加熱器有以下幾個步驟:

一、選材和確定加熱器形狀

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、確定石墨托碗壁厚

石墨托碗壁厚一般為3毫米-6毫米

三、確定加熱器內(nèi)徑

根據(jù)給定坩堝直徑和石墨托碗壁厚，算出加熱器內(nèi)徑。

Φ內(nèi)=石英坩堝外徑+2倍石墨托碗壁厚+2倍石墨托碗和加熱器的間隙

若石墨托碗壁厚為a，石墨托碗與加熱器的間隙為b(b=5毫米)，

Φ內(nèi)=Φ外坩+2a+2b=Φ外坩+2(a+b)

四、確定加熱器有效高度

經(jīng)過實踐，加熱器有效長度為石英坩堝高的1.6倍至1.8倍。

若加熱器高為H，石英坩堝高為h

H=(1.6~1.8)h 一般取H=1.7h

五、確定加熱器片數(shù)，算出片寬。

加熱器一般為16片、20片、24片三種形式，目前一般為20片。

若加熱器片寬為 ，片與片的間隙為2毫米

六、確定石墨加熱器厚度

加熱器采用并聯(lián)電路形式導電，加熱器總電阻為R，每聯(lián)的電阻為R1，加熱器的壁厚為d

七、確定加熱器外徑

以上計算只能做參考，在實際生產(chǎn)中，不一定用到單晶爐大功率，所以計算和實際有一這距離，但它畢竟給出一個范圍，在實際加熱器時還是非常有用的。