怎樣計算石墨加熱器的電阻?
首先我們要知道石墨加熱后電阻率是變小的,因為加熱時里面的結構排列發生相應的細微變化,但是有限的,基本上可以忽略不計。
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、確定加熱器內徑
根據給定坩堝直徑和石墨托碗壁厚,算出加熱器內徑。
Φ內=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=Φ外坩+2a+2b=Φ外坩+2(a+b
四、確定加熱器有效高度
經過實踐,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,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
加熱器采用并聯電路形式導電,加熱器總電阻為R,每聯的電阻為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,在實際生產中,不一定用到單晶爐最大功率,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。
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。
1、加熱器的形狀
2、加熱器的內直徑
3、加熱器的有效長度
4、加熱器的片數
5、加熱器的厚度并給出加熱器外徑。
而確定了這些參數依據直拉單晶爐的參數和所拉單晶的直徑。主要依據單晶爐加熱功率變壓器參數:最大輸出功率、最大輸出電壓和最大輸出電流,坩堝的直徑和高度。