碳化硅冶炼工艺设计
攀枝花学院本科课程设计
碳化硅冶炼工艺设计
学生姓名：______王鑫林
学生学号：_____
院（系）：______材料工程学院
年级专业：2013级材料科学与工程3班指导教师：李亮
助理指导教师：
二〇一六年十月
攀枝花学院本科学生课程设计任务书
摘要
碳化硅是用石英砂、石油焦、木屑为原料通过电阻炉高温冶炼而成。天然的碳化硅很少，工业上使用的为人工合成原料，俗称金刚砂，是一种典型的共价键结合的化合物。碳化硅是耐火材料领域中最常用的非氧化物耐火原料之一。合成
为主要成分的脉石，低档次的碳化硅可用低灰碳化硅所用的原料主要是以 SiO
2
分的无烟煤为原料。辅助原料为木屑和食盐。目前我国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种，均为六方晶体。大型碳化硅冶炼炉的炉子功率一般为10000kW，每1kg SiC电耗为6~7kW·h，生产周期升温时为26~36h，冷却24h。
硅质原料与石油焦在 2000~2500℃的电阻炉内通过以下反应生成碳化硅：+3C→SiC+2CO↑ -526.09Kj
SiO
2
CO 通过炉料排出。加入食盐可与 Fe、Al 等杂质生成氯化物而挥发掉。木屑使物料形成多孔烧结体，便于CO 气体排出。
关键词碳化硅，冶炼，原料，应用
目录
摘要 ............................................................. I
1 绪论 (1)
2 实验方法 (3)
2.1碳化硅的性质 (3)
2.2碳化硅的合成方法 (3)
(3)
2.2.2 ESK 法 (4)
3 工艺过程 (5)
(5)
(5)
(6)
(6)
(7)
4 结论 (11)
参考文献 (12)
1 绪论
碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑（生产绿色碳化硅时需要加食盐）等原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物，莫桑石。碳化硅又称碳硅石。在当代C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中，碳化硅为应用最广泛、最经济的一种，可以称为金钢砂或耐火砂。目前中国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种，均为六方晶体，比重为3.20～3.25，显微硬度为2840～3320kg/mm2。
碳化硅是由美国人艾奇逊在1891年电熔金刚石实验时，在实验室偶然发现的一种碳化物，当时误认为是金刚石的混合体，故取名金刚砂，1893年艾奇逊研究出来了工业冶炼碳化硅的方法，也就是大家常说的艾奇逊炉，一直沿用至今，
和碳的混合物生成碳化硅。以碳质材料为炉芯体的电阻炉，通电加热石英SiO
2
纯碳化硅为无色，而工业生产之棕至黑色系由于含铁之不纯物。晶体上彩虹般的光泽则是因为其表面产生之二氧化硅保护层所致。碳化硅至少有70种结晶型态。α-碳化硅【1】为最常见的一种同质异晶物，在高于2000 °C高温下形成，具有六角晶系结晶构造（似纤维锌矿）。β-碳化硅，立方晶系结构，与钻石相似，则在低于2000 °C生成。虽然在异相触媒担体的应用上，因其具有比α型态更高之单位表面积而引人注目，但直至今日，此型态尚未有商业上之应用。因其3.2g/cm3的比重及较高的升华温度（约2700 °C），碳化硅很适合做为轴承或高温炉之原料物件。在任何已能达到的压力下，它都不会熔化，且具有相当低的化学活性。由于其高热导性、高崩溃电场强度及高最大电流密度，在半导体【2】高功率元件的应用上，不少人试着用它来取代硅。此外，它与微波辐射有很强的耦合作用，并其所有之高升华点，使其可实际应用于加热金属。
碳化硅制品可以分为很多类，根据不同的使用环境，分为不同的种类。一般使用到机械上比较多。例如使用到机械密封件上，可以称为碳化硅密封环，可以分为静环、动环、平环等。也可以根据客户的特别要求，制作出各种形状的碳化硅制品，例如碳化硅异形件，碳化硅板，碳化硅环等。碳化硅的制品之一的碳化硅陶瓷具有的高硬度、高耐腐蚀性以及较高的高温强度等特点，这使得碳化硅陶瓷得到了广泛的应用。在应用在密封环上：碳化硅陶瓷【3】的耐化学腐蚀性好、强度高、硬度高，耐磨性能好、摩擦系数小，且耐高温，因而是制造密封环的理想材料。它与石墨材料组合配对时，其摩擦系数比氧化铝陶瓷和硬质合金小，因而可用于高PV值，特别是输送强酸、强碱的工况中使用。
中国有碳化硅冶炼企业200多家，年生产能力220多万吨（其中：绿碳化硅块120多万吨，黑碳化硅块约100万吨）。冶炼变压器功率大多为6300~12500kVA，最大冶炼变压器为32000kVA。加工制砂、微粉生产企业300多家，年生产能力
200多万吨。2012年，中国碳化硅产能利用率不足45%。约三分之一的冶炼企业有加工制砂微粉生产线。碳化硅加工制砂微粉生产企业主要分布在河南、山东、江苏、吉林、黑龙江等省。
中国碳化硅冶炼生产工艺、技术装备和单吨能耗达到世界领先水平。黑、绿碳化硅原块的质量水平也属世界级。中国碳化硅与世界先进水平的差距主要集中在四个方面：一是在生产过程中很少使用大型机械设备，很多工序依靠人力完成，人均碳化硅产量较低；二是在碳化硅深加工产品上，对粒度砂和微粉产品的质量管理不够精细，产品质量的稳定性不够；三是某些尖端产品的性能指标与发达国家同类产品相比有一定差距；四是冶炼过程中一氧化碳直接排放。国外主要企业基本实现了封闭冶炼，而中国碳化硅冶炼几乎全部是开放式冶炼，一氧化碳全部直排。2012年，中国企业开发出了封闭冶炼技术，实现了一氧化碳全部回收，但是距离全行业普及还有很长的路要走。
根据中国机床工业协会磨料磨具专委会碳化硅专家委员会的数据，截至2012年底，全球碳化硅产能达260万吨以上，产能达到1万吨以上的国家有13个，占全球总产能的98%。其中中国碳化硅产能达到220万吨，占全球总产能的84%。
2 实验方法
2.1碳化硅的性质
碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，除作磨料用外，还有很多其他用途，例如：以特殊工艺把碳化硅粉末涂布于水轮机叶轮或汽缸体的内壁，可提高其耐磨性而延长使用寿命1～2倍；用以制成的高级耐火材料，耐热震、体积小、重量轻而强度高，节能效果好。低品级碳化硅（含SiC约85%）是极好的脱氧剂，用它可加快炼钢速度，并便于控制化学成分，提高钢的质量。此外，碳化硅还大量用于制作电热元件硅碳棒。
碳化硅的硬度很大,莫氏硬度为9.5级，仅次于世界上最硬的金刚石（10级），具有优良的导热性能，是一种半导体，高温时能抗氧化。
纯碳化硅是无色透明的晶体。工业碳化硅因所含杂质的种类和含量不同，而呈浅黄、绿、蓝乃至黑色，透明度随其纯度不同而异。碳化硅晶体结构分为六方或菱面体的α-SiC和立方体的β-SiC（称立方碳化硅)。α-SiC由于其晶体结构中碳和硅原子的堆垛序列不同而构成许多不同变体，已发现70余种。β-SiC 于2100℃以上时转变为α-SiC。碳化硅的工业制法是用优质石英砂和石油焦在电阻炉内炼制。炼得的碳化硅块，经破碎、酸碱洗、磁选和筛分或水选【4】而制成各种粒度的产品。
碳化硅的物理性能：真密度α型3.22g/cm3、β型3.21g/cm3，莫氏硬度9.2线膨胀系数为(4.7~5.0)×10-6 /℃，热导率(20℃)41.76W/(m·K)，电阻率(50℃)50Ω·cm，1000℃2Ω·cm，辐射能力0.95~0.98。
2.2碳化硅的合成方法
艾奇逊法：传统的艾奇逊法电阻炉的外形像一个长方形的槽子，它是有耐火砖砌成的炉床。两组电极穿过炉墙深入炉床之中，专用的石墨粉炉芯体配置在电极之间，提供一条导电通道，通电时下产生很大的热量。炉芯体周围装盛有硅质原料、石油焦和木屑等组成的原料，外部为保温料。
熔炼时，电阻炉通电，炉芯体温度上升，达到 2600℃左右，通过炉芯体表面传热给周围的混合料，使之发生反应生成碳化硅，并逸出 CO 气体。一氧化碳在炉表面燃烧生成二氧化碳，形成一个柔和、起伏的蓝色至黄色火焰毡被，一小部分为燃烧的一氧化碳进入空气。待反应完全并冷却后，即可拆除炉墙，将炉料分层分级拣选，经破碎后获得所需粒度，通过水洗或酸碱洗、磁选等除去杂质，
提高纯度，再经干燥、筛选即得成品。
艾奇逊法设备简单、投资少，广泛为石阶上冶炼 SiC 的工厂所采用。但该法的主要缺点在于无法避免粉尘和废气造成的污染，冶炼过程排出的废气无法收集和再利用，无法减轻取料和分级时的繁重体力劳动，同时炉子的长度也不够，通常仅几米至几十米长，生产经济性不高。
2.2.2 ESK 法
ESK 法 1973 年，德国 ESK 公司对艾奇逊法进行了改进，发展了 ESK 法。Esk 法的大型 SiC 冶炼炉建立在户外，没有端墙和侧墙，直线性或 U 型电极位于炉子底部，炉长达 60m，用聚乙烯袋子进行密封以回收炉内逸出的气体，提取硫后将其通过管道小型火电厂发电。该炉可采用成本低、活性高、易反应的高硫分石油焦【5】或焦炭作为原料，将原料硫含量由原来的 1.5%提高到 5.0%。
3 工艺过程
3．1碳化硅冶炼用料
制造碳化硅结晶决所用原材料有三大类：(1)主要原料，包括硅砂和石油焦炭；(2)辅助材料，包括木屑和食盐； (3)回收料，这里指的是焙烧料、细结晶、粘合物、保温乏料、分解石墨相旧炉心体材料等。主要原料是制造碳化硅产品必不可少的，它提供基本化学反应的参与物。辅助材科不直接参与基本的反应过程，如木屑只起使炉科透气的作用，食盐仅在绿碳化硅的形成中有促进作用，它们在某些条件下可以少用或不用。回收料的合理利用可节省许多原料，改善冶炼的技术经济指标，但必须注意控制其质量。
硅砂是制造破化硅的主要原料之一，系由天然含硅原料加工制成*其主要成
分是二氧化硅SiO
2。 SiO
2
的同质多晶变体很多，其转变系列如下：
图1SiO2同质多晶体转变图
其中最常见的、在地球上分布最广的是低温石英，即日一石英，一般称为石英．而高温石英(e一石英)则少见；其次分布较广的为隐品质的石英，如五镣、腰石、玛蹈以及含水的二氧化硅一一蛋白石。SiO
2
，的高温变体(鳞石英、方
石英等)在自然界少见，而多存在于人造硅酸盐制品中。石英是分布很广的矿物。在地壳中石英成分白百分之十二，仅次于长石。如果按化学成分来说，5iO：占地壳平均成分的59.8田，比其他任何成分都多。但是制造碳化硅所用的石英，要求纯度较高(98．5％以上)和一定的粒度，所以适用的主要是脉石英和石英砂。
工业上可资利用的含碳量南的材料很多，如石油焦炭、冶金焦炭(煤焦)、沥青焦炭、泥焦炭、石墨、木炭等，但是满足冶炼碳化硅需要的台碳材料，不仅要
求含职员高，而且要求有害物质(灰分)少，反应能力强和填充重量大．我们强调
填充重量，是因为它和碳化硅冶炼沪的产量有密切的关系：在其他条件相同时，
含碳材料的填充重量愈大，装入妒内的单位容积中的有效碳成分就愈多，炉的产
量就愈高．
3．2碳化硅冶炼炉
图2 艾奇逊的最初的碳化硅冶炼炉
它表示丁最早的冶炼碳化硅的电阻炉。这是一个用耐火砖做的砌床，里面装有硅砂、焦炭、食盐配成的混合料，两根炭素电极深入砌床之中。专用的石墨炉心配置在电报之间，提供了一条最初的导电通路．发电机接到电极上。大电流通过炉心，产生很大的热量，包围炉心的混合料按如下总的方程转化为碳化硅： SiO2十3C＝SiC十2CO
一氧化碳透过炉料跑出来，并在炉表面燃烧成二氧化碳成了—个柔和的、起伏的、蓝色至黄色的火焰毡被。
上部分介绍的电阻炉是目前冶炼碳化硅应用最广的固定式长方槽型炉．近年
来又出现了一些新的炉型以适应不同的需要。下面介绍其中比较有影响的几种。
其中活动炉已得到比较广泛的应用。
一、活动炉
固定式电阻炉是把炉子砌筑在地面上，4—6个炉排成一列，与一台变压器
相配合，称为一组。这4—6个炉子交替进行装炉、供电、冷却、出炉、电炉准
备等顷作业。其优点是结构简单、造价低廉、维修方便。但是冶炼产生的高温、
一氧化破等有害气体和各工序粉尘使作业环境恶劣，而且不便于生产的机械化；
当采用固定变压器时，一组沪中的各炉与变压器距离远近不一，设计上稍不注意
就容易使各炉的电压、功率因数等电气参数相距其远。
二．山型炉
为了便于炉的大型化并最大眼度地降低建筑成本，在七十年代西德发展了一
种山型炉。这种护是一种露天设置的固定炉，没有端墙，也没有佣。外表看来，
只是一个堰成小山形的料堆，故称山型炉。
在电炉中，碳质炉心水平地安置在炉料之中，电极以炉底电极的方式排布，
通过一导体把它和炉心连接起来，这个连接体不是炉心的组成部分，而具有比炉
心大得多的截面和小得多的电阻。它可由加入结合剂的焦炭、百里经捣实制成。
这样，连接体上的电热不足以生成碳化硅，联化桂只是围绕炉心而形成。
三、U型炉
西德肯普顿(Kempten)电冶公司在山型炉的基础上进而发展了U型炉，其特
点是炉心布置成型。该厂设在美国分厂的U型炉长36米，宽6．5米。变压器容
量15000千伏安，共三台变压器，每台变压据带四台炉子。变压器的实际
使用容量为10000千伏安。
该炉炉料总装入量为30 00吨，每炉送电150万度，按电量停炉。该炉最大特点是每天可根据地区电网供电情况躲高峰停止送电．由于炉子建得很大，并且是u型，停电时炉内温度下降不多，所以炉子每天两次躲峰停电，每次2—4小时，并不影响炉的产量和质量。每炉冶炼时间长达10一14天。由于送电时间长，结晶十分粗大。
电阻炉的大小是由炉用功率决定的，而炉用功率又是由
生产任务量决定的。所以我们首先介绍如何根据计划的成品
被化硅年产量确定炉用功率的方法。
计算公式如下：
P=（WTLZTL
CTL +WTHZTH
CTH
）1
αTN
式中P一炉用功率(千瓦)
WTL一绿碳化硅结品块的单位耗电〔千瓦小时/吨〕
WTH一黑碳化硅结晶块的单位耗电(千瓦小时/吨〕
ZTL一成品绿碳化硅的年产量(吨)；
ZTH一成品黑陨化硅的年产量(吨)；
CTL一绿碳化硅加工成品牟，可取85—88％；
CTH一黑碳化硅加工成品率，可取86—90％
T一年时基数，即变压器的每年运行时致，
7200—80004、时；
α—设备利用率，它是考虑到电阻炉停电至送电的切换时
间以及送电韧朗电阻炉不能达到规定功率等情况而
规定的系数，可取57—98％；
N一炉组数或变压器台数。
3．3冶炼碳化硅的配料计算
工业上合成碳化硅多以石英砂、石油焦（无烟煤）为主要原料在电炉内温度在2000~2500℃下，通过下列反应式合成：
SiO2+3C SiC+2CO -46.8kJ(11.20kcal)
1. 原料性能及要求
各种原料的性能：石英砂，SiO2>99%，无烟煤的挥发分<5%。
2. 合成电炉
大型碳化硅冶炼炉的炉子功率一般为10000kW，每1kg SiC电耗为6~7kW·h，生产周期升温时为26~36h，冷却24h。
3. 合成工艺
(1) 配料计算
100
M=C/C+SiO
2
式中,C为碳含量,SiO2为二氧化硅含量,M=37.5。碳的加入量允许过量5%。炉内配料的重量比见表1。
表1 炉体内各部位装料的配比
C/SiO
0.64~.65 0.64~.65 0.59~0.61
2
食盐% 8~10 8~10 6~9
木屑/L 180 360 180
表2合成碳化硅的配料
绿SiC 32~56 18~45 2~6 2~6 5~10 25~35 黑SiC 44.5~59 34~44 3~11 0~8
在碳化硅的生产过程中，回炉料的要求：包括无定形料、二级料，应满足下列SiC>80%，SiO2+Si<10%，固定碳<5%，杂质<4.3%。
焙烧料的要求：未反应的物料层必须配人一定的焦炭、木屑、食盐后做焙烧料。加入量 (以100t计)焦炭0~50kg，木屑30~50L，食盐3%~4%。
保温料的要求：新开炉需要配保温料。焦炭与石英之比为0.6。如用乏料代特应符合如下要求：SiC<25%，SiO2+Si>35%，C20%，其他<3.5%。
加入食盐的目的是为了排除原料的铁、铝等杂质加人木屑是便于排除生成的一氧化碳。
3．4碳化硅冶炼操作步骤
采用混料机混料，控制水分为2%~3%，混合后料容重为1.4~1.6g/cm3。
装料顺序是在炉底先铺上一层未反应料然后添加新配料到一定高度(约炉芯到炉底的二分之一)在其上面铺一层非晶形料然后继续加配料至炉芯水平。
炉芯放在配料制成的底盘上中间略凸起以适应在炉役过程中出现的
塌陷。炉芯上部铺放混好的配料同时也放非晶质料或生产未反应料炉子装好后形成中间高、两边低与炉墙平。
炉子装好后即可通电合成以电流电压强度来控制反应过程。当炉温升到1500℃时开始生成β-SiC从2100℃开始转化成α-SiC，2400℃全部转化成α-SiC。合成时间为26~36h，冷却24h后可以浇水冷却出炉后分层、分级拣选。破碎后用硫酸酸洗除掉合成料中的铁、铝、钙、镁等杂质。
工业用碳化硅的合成工艺流程，如图3所示。
石英砂焦炭回收料食盐木屑乏料
破碎破碎过筛水洗过筛
配料称量定量
反应料混合保温料
装炉制炼石墨
出炉
粗碎细碎
化学处理沉淀池沉渣处理
脱水干燥污水中和
分组筛分
分号筛分
磁选
成品
入库
图3 合成碳化硅流程图
4 结论
1.碳化硅主要有四大应用领域，即：功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料。碳化硅粗料已能大量供应，不能算高新技术产品，而技术含量极高的纳米级碳化硅粉体的应用短时间不可能形成规模经济。
2.通过查阅文献，本文总结了碳化硅的性质、冶炼方法及应用内容，并总结了当前工业生产碳化硅的生产工艺，详细介绍并对比了了碳化硅的各种合成方法。比如：艾奇逊法设备简单、投资少，广泛为石阶上冶炼 SiC 的工厂所采用。但该法的主要缺点在于无法避免粉尘和废气造成的污染，冶炼过程排出的废气无法收集和再利用，无法减轻取料和分级时的繁重体力劳动，同时炉子的长度也不够，通常仅几米至几十米长，生产经济性不高。ESK 法的大型 SiC 冶炼炉建立在户
外，没有端墙和侧墙，直线性或 U 型电极位于炉子底部，炉长达 60m，用聚乙烯袋子进行密封以回收炉内逸出的气体，提取硫后将其通过管道小型火电厂发电。该炉可采用成本低、活性高、易反应的高硫分石油焦或焦炭作为原料，将原料硫含量由原来的 1.5%提高到 5.0%。
3.对各种文献进行对比、筛选、剔除等，最后得到合理科学的实验方法和数据。
参考文献
[1] 李游.碳化硅冶炼技术 [M].北京：中国致公出版社, 1998
[2] 崔小明.碳化硅的制备及应用[M].杭州化工，2000
[3] 李欢欢. 高性能碳化硅的成型及烧结工艺研究[D].北京交通大学,2009.
[4] 李正峰. 金属有机化学与催化[M]. 科学出版社，2000
[5] 张术兵，魏长城，碳化硅的合成研究评述.材料科学与工程学报，2007
各类电子元器件简介
一、可控硅 可控硅又称晶闸管（Silicon Controlled Rectifier,SCR）。它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶可控硅闸管、快速晶闸管等等。可控硅整流器件是一种非常重要的功率器件，可用来做高电压和大电流的控制。可控硅器件主要用在开关方面，使器件从关闭或是阻断的状态转换为开启或是导通的状态，反之亦然。可控硅器件有较宽广范围的电流、电压控制能力。 结构：大家使用的是单向晶闸管，也就是人们常说的普通晶闸管，它是由四层半导体材料组成的，有三个PN结，对外有三个电极〔图2(a）〕：第一层P型半导体引出的 电极叫阳极A，第三层P型半导体引出的电极叫控制极G，第四层N型半导 体引出的电极叫阴极K。从晶闸管的电路符号〔图2(b）〕可以看到，它和二 极管一样是一种单方向导电的器件，关键是多了一个控制极G，这就使它具 有与二极管完全不同的工作特性。 用途：普通晶闸管最基本的用途就是可控整流。 1：小功率塑封双向可控硅通常用作声光控灯光系统。额定电流：IA小于2A。 2：大中功率塑封和铁封可控硅通常用作功率型可控调压电路。像可调压输出直流电源等等。 主要厂家品牌：ST，NXP/PHILIPS，NEC，ON/MOTOROLA，RENESAS/MITSUBISHI，LITTELFUSE/TECCOR，TOSHIBA，JX ，SANREX，SANKEN ，EUPEC，IR等。 二、晶体管 晶体管（transistor）是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、 信号调制和许多其它功能。晶体管输出信号的功率可以大于输入信号的功率，因此晶体管可 以作为电子放大器，有许多市售的分立晶体管，但集成电路中的晶体管数量远大于分立晶体 管的数量。例如超大规模集成电路（VLSI）其中至少有一万个晶体管。晶体管作为一种可变 开关，基于输入的电压，控制流出的电流，因此晶体管可做为电流的开关，和一般机械开关 （如Relay、switch）不同处在于晶体管是利用电讯号来控制，而且开关速度可以非常之快， 在实验室中的切换速度可达100GHz以上。 晶体管主要分为两大类：双极性晶体管（BJT）和 场效应晶体管（FET）。 晶体管有三个极: 双极性晶体管的三个极，分别由N 型跟P型组成发射极（Emitter）、基极（Base）和集电 极（Collector）; 场效应晶体管的三个极，分别是源极 （Source）、栅极（Gate）和泄极（Drain）。 晶体管因为有三种极性，所以也有三种的使用方式， 分别是发射极接地（又称共射放大、CE组态）、基极接 地（又称共基放大、CB组态）和集电极接地（又称共集 放大、CC组态、发射极随隅器）。 在双极性晶体管中，射极到基极的很小的电流，会使得发射极到集电极之间，产生大电 流；在场效应晶体管中，在栅极施加小电压，来控制源极和泄极之间的电流。
电子元器件行业现状
1、电子元器件行业现状 我国电子元件的产量已占全球的近39％以上。产量居世界第一的产品有：电容器、电阻器、电声器件、磁性材料、压电石英晶体、微特电机、电子变压器、印制电路板。 伴随我国电子信息产业规模的扩大，珠江三角洲、长江三角洲、环渤海湾地区、部分中西部地区四大电子信息产业基地初步形成。这些地区的电子信息企业集中，产业链较完整，具有相当的规模和配套能力。 我国电子材料和元器件产业存在一些主要问题：中低档产品过剩，高端产品主要依赖进口；缺乏核心技术，产品利润较低；企业规模较小，技术开发投入不足。 2、电子元器件行业发展趋势 技术发展趋势 新型元器件将继续向微型化、片式化、高性能化、集成化、智能化、环保节能方向发展。 市场需求分析 随着下一代互联网、新一代移动通信和数字电视的逐步商用，电子整机产业的升级换代将为电子材料和元器件产业的发展带来巨大的市场机遇。 我国“十一五”发展重点 我国《电子基础材料和关键元器件“十一五”专项规划》重点强调新型元器件、新型显示器件和电子材料作为主要分产业的发展目标。 注：上表所列信息与数据引自商务部网站、国研网、统计局网站 3、阿里巴巴关于“电子元器件”买家分布情况 在alibaba买家分布中，广东、浙江、江苏买家数占78%，其市场开发潜力巨大。 4、阿里巴巴电子元器件企业概况
目前通过阿里巴巴搜索“电子元器件”有43533310条产品供应信息，这些企业中有很多实现了从做网站、做推广、找买家，谈生意、成交等一站式的业务模式。当前有效求购“电子元器件”的信息已达到50536条（数据截止2008-10-23）。 阿里巴巴部分电子元器件行业企业 公司名称合作年限公司名称合作年限深圳市百拓科技有限公司 3 靖江市柯林电子器材厂 6 深圳赛格电子市场广发电子经营部 4 乐清市东博机电有限公司 6 镇江汉邦科技有限公司7 温州祥威阀门有限公司 6 无锡市国力机电工程安装有限公司 5 上海纳新工业设备有限公司 6 深圳市恒嘉乐科技有限公司 6 天津市天寅机电有限公司科技 开发分公司 6 厦门振泰成科技有限公司 6 常州市武进坂上继电器配件厂 6 5、同行成功经验分享 公司名：佛山市禅城区帝华电子五金制品厂——一个“很有想法”的诚信通老板主营产品：16型电位器;开关电位器;调光电位器;调速电位器;直滑式电位器等加入诚信通年限：第4年 佛山市禅城区帝华电子五金制品厂的董仁先生是一个“很有想法”的老板，虽然公司成立的时间不长，但是有很多经营理念。董先生是很健谈的人，据他介绍，帝华电子是以生产进口碳膜电位器和五金批咀的专业厂家，加入阿里巴巴诚信通已有两年时间。对于加入诚信通的目的，董先生的解释比较独特：“我们的产品属于电子设备及家用电器的元器件，和终端消费者没有直接的联系，就是把我们的产品扔两箱在大街上，扫大街的都没人要。而且我们的销售方式和普通厂家也不太一样，我们在国际国内都有销售办事处，同时还采用配套享受的形式。因此，我们加入诚信通并不是希望直接获得订单，而是想通过阿里巴巴的巨大知名度来提升我们公司的知名度，要让相关客户都知道中国有我们这样一个生产进口碳膜电位器和五金批咀的专业厂家。” 对于经营管理上的困难，董先生直言不讳：“当然，我们现在也遇到不少的困难，最困扰我的两个主要问题一是运输物流，二是生产。到现在我还没找到值得信赖和长期合作的物流公司，公司产品的运输经常得不到保证。现在阿里巴巴的网络交易渠道和交易方式已经很完善，我们也迫切希望阿里巴巴能提供物流服务。另一方面，最关键是生产上的问题，我们的生产往往赶不上订单的速度，这两个问题我正在努力解决中。” 对于公司今后的长远发展，“我们现在还属于生产元器件的厂家，随着公司的壮大，今后我们还将向半成品和终端消费品发展，我希望我们能形成终端消费品和相关的配套产业一条龙生产。”董先生显得踌躇满志。
碳化硅工艺过程
生产技术 一、生产工艺 1.碳化硅 原理：通过石英砂、石油胶和木屑为原料通过电阻炉高温冶炼而成,主要反应机理是SiO2+3C----SiC+2CO。 碳化硅电阻炉制炼工艺：炉料装在间歇式电阻炉内，电阻炉两端端墙，近中心处是石墨电极。炉芯体连接于两电极之间。炉芯周围装的是参加反应的炉料，外部则是保温料。冶炼时，给电炉供电，炉芯温度上升，达到2600～2700℃。电热通过炉芯表面传给炉料，使之逐渐加热，达到1450℃以上时，即发尘化学反应，生成碳化硅，并逸出一氧化碳。随着时间的推移，炉料高温范围不断扩大，形成碳化硅愈来愈多。碳化硅在炉内不断形成，蒸发移动，晶体长大，聚集成为—个圆筒形的结晶筒。结晶筒的内壁因受高温，超过2600℃的部分就开始分解。分解出的硅又与炉料中的碳结合而成为新的碳化硅。 破碎：把碳化硅砂破碎为微粉，国内目前采用两种方法，一种是间歇的湿式球磨机破碎，一种是用气流粉末磨粉机破碎。我公司已由气流粉末磨碎机代替湿式球磨机破碎。 湿式球磨机破碎时用是用湿式球磨机将碳化硅砂磨成微粉原料，每次需磨6-8小时。所磨出的微粉原料中，微粉约占60％左右。磨的时间越长，则微粉所占的比例越大。但过粉碎也越严重，回收率就会下降。具体的时间，应该与球磨比、球径给配、料浆浓度等工艺参数一起经实验优选确定。该方法最大的优点就是设备简单，缺点是破碎效率较低，后续工序较复杂。
雷蒙磨粉机工作原理是：颚式破碎机将大块物料破碎到所需的粒度后，由提升机将物料输送到储料仓，然后由电磁振动给料机均匀连续地送到主机的磨腔内，由于旋转时离心力作用，磨辊向外摆动，紧压于磨环，铲刀与磨辊同转过程中把物料铲起抛入磨辊与辊环之间，形成填料层，物料在磨辊与磨环之间进行研磨。粉磨后的粉子随风机气流带到分级机进行分选，不合要求的粉子被叶片抛向外壁与气流脱离，粗大颗粒在重力的作用F落入磨腔进行重磨，达到细度要求的细粉随气流经管道进入大旋风收集器，进行分离收集，再经卸料器排出即为成品粉子，气流由大旋风收集器上端回风管吸入鼓风机。在磨腔内因被磨物料中有—定的水分，研磨时发热，水气蒸发，以及各管道接口不严密，外界气体被吸入，使循环风量增高，为保证磨机在负压吠态下工作，增加的气流通过余风管排入除尘器，被净化后排入大气。整个气流系统是密闭循环的，并且是在正负压状态下循环流动的。该法最大的优点是效率较高。而且后续工序较简单。 2、碳化硅微粉 （一）、碳化硅微粉的生产
碳化硅电子器件发展分析报告
碳化硅电力电子器件的发展现状分析 目录 1.SiC器件的材料与制造工艺 (2) 1.1 SiC单晶 (2) 1.2 SiC外延 (3) 1.3 SiC器件工艺 (4) 2. SiC二极管实现产业化 (5) 3. SiC JFET器件的产业化发展 (7) 4. SiC MOSFET器件实用化取得突破 (7) 5. SiC IGBT器件 (8) 6. SiC功率双极器件 (9) 7. SiC 功率模块 (10) 8. 国内的发展现状 (11) 9. SiC电力电子器件面对的挑战 (11) 9.1 芯片制造成本过高 (11) 9.2 材料缺陷多，单个芯片电流小 (12) 9.3 器件封装材料与技术有待提高 (12) 10. 小结 (12)
在过去的十五到二十年中，碳化硅电力电子器件领域取得了令人瞩目的成就，所研发的碳化硅器件的性能指标远超当前硅基器件，并且成功实现了部分碳化硅器件的产业化，在一些重要的能源领域开始逐步取代硅基电力电子器件，并初步展现出其巨大的潜力。碳化硅电力电子器件的持续进步将对电力电子技术领域的发展起到革命性的推动作用。随着SiC单晶和外延材料技术的进步，各种类型的SiC器件被开发出来。SiC器件主要包括二极管和开关管。SiC二极管主要包括肖特基势垒二极管及其新型结构和PiN 型二极管。SiC开关管的种类较多，具有代表性的开关管有金属氧化物半导体场效应开关管（MOSFET）、结型场效应开关管（JFET）、绝缘栅双极开关管（IGBT）三种。 1.SiC器件的材料与制造工艺 1.1 SiC单晶 碳化硅早在1842年就被发现了，但直到1955年，飞利浦（荷兰）实验室的Lely 才开发出生长高品质碳化硅晶体材料的方法。到了1987年，商业化生产的SiC衬底进入市场，进入21世纪后，SiC衬底的商业应用才算全面铺开。碳化硅分为立方相（闪锌矿结构）、六方相（纤锌矿结构）和菱方相3大类共260多种结构，目前只有六方相中的4H-SiC、6H-SiC才有商业价值，美国科锐（Cree）等公司已经批量生产这类衬底。立方相（3C-SiC）还不能获得有商业价值的成品。 SiC单晶生长经历了3个阶段, 即Acheson法、Lely法、改良Lely法。利用SiC 高温升华分解这一特性，可采用升华法即Lely法来生长SiC晶体。升华法是目前商业生产SiC单晶最常用的方法，它是把SiC粉料放在石墨坩埚和多孔石墨管之间，在惰性气体（氩气）环境温度为2 500℃的条件下进行升华生长，可以生成片状SiC晶体。由于Lely法为自发成核生长方法，不容易控制所生长SiC晶体的晶型，且得到的晶体尺寸很小，后来又出现了改良的Lely法。改良的Lely法也被称为采用籽晶的升华法或物理气相输运法 (简称PVT法)。PVT法的优点在于：采用 SiC籽晶控制所生长晶体的晶型，克服了Lely法自发成核生长的缺点，可得到单一晶型的SiC单晶，且可生长较大尺寸的SiC单晶。国际上基本上采用PVT法制备碳化硅单晶。目前能提供4H-SiC晶片的企业主要集中在欧美和日本。其中Cree产量占全球市场的85%以上，占领着SiC晶体生长及相关器件制作研究的前沿。目前，Cree的6英寸SiC晶片已经商品化,可以小批量供货。此外，国内外还有一些初具规模的SiC晶片供应商，年销售量在1万片上下。Cree生产的SiC晶片有80%以上是自己消化的，用于LED衬底材料，所以Cree是全球
碳化硅工艺过程简述
碳化硅磨料通常以石英、石油焦炭为主要原料。它们在备料工序中经过机械加工，成为 合适的粒度，然后按照化学计算，混合成为炉料。磨料调节炉料的透气性，在配炉料时要加适量的木屑。制炼绿碳化硅时，炉料中还要加适量的食盐。 炉料装在间歇式电阻炉内。电阻炉两端是端墙，近中心处有石墨电极。炉芯体即连于两电极之间。炉芯周围装的是参加反应的炉料，外部则是保温料。制炼时，电炉供电，炉芯体温度上升，达到2600~2700℃。电热通过炉芯表面传给炉料，使之逐渐加热，达到1450℃以上时，即发生化学反应，生成碳化硅，并逸出一氧化碳。随着时间的推移，炉料高温范围不断扩大，形成的碳化硅也越来越多。它在炉内不断形成，蒸发移动，结晶长大，聚集成为一个圆筒形的结晶筒。结晶筒的内壁因受高温，超过2600℃的部分就开始分解。分解出的硅又与炉料中的碳结合而成为新的碳化硅。炉自送电初期，电热主要部分用于加热炉料，而用以形成碳化硅的热量只是较少的一部分。送电中期，形成碳化硅所用的热量所占比例较大。送电后期，热损失占主要部分。调整送电功率与时间的关系，优选出最有利的停电时间，以期获得最好的电热利用率。大功率电阻炉通常选择送电时间在24小时左右，以利作业安排。在此基础上，调整电炉功率与炉子规格的关系。 电阻炉送电过程中，除了形成碳化硅这一基本反应外，炉料中各种杂质也发生一系列化学的和物理的变化，并发生位移。食盐亦然。炉料在制炼过程中不断减少，炉料表面变形下沉。反应所形成的一氧化碳则弥漫于大气中，成为污染周围大气的有害成分。 停电后，反应过程基本结束。但由于炉子很大，蓄热量就很大，一时冷却不了，炉内温度还足以引起化学反应，因此，炉表面仍继续有少量一氧化碳逸出。对于大功率电炉来说，延续的残余反应可达3~4小时。这时的反应比起送电时的反应来说，是微不足道的。但因为当时 炉表面温度已经下降，一氧化碳燃烧更不彻底。从劳动保护角度来说，仍应予以足够重视。停电后经过一段时间冷却，就可以拆除炉墙，然后逐步取出炉内各种物料。 制炼后炉内的物料，从外到里，构成下列各物层： （1）未经反应的物料 这部分炉料在制炼时未达到反应温度，因而不起反应，只起保温作用，它在炉中所占的位置叫保温带。保温带炉料与反应带炉料的配制方法、制炼后该部位炉料的利用方法不尽相同。有一种工艺方法，在保温带的特定区域内装炉时装以新料，制炼后取出配到反应料中去，这就叫做焙烧料。若将保温带上未反应的料经再生处理，稍加焦炭及适量木屑，配制成保温料重新利用，就称之为乏料。 （2）氧碳化硅层
碳化硅性能与碳化硅生产工艺
碳化硅性能与碳化硅生产工艺 天然的碳化硅很少，工业上使用的为人工合成原料，俗称金刚砂，是一种典型的共价键结合的化合物。碳化硅是耐火材料领域中最常用的非氧化物耐火原料之一。 （1）碳化硅的性质： 碳化硅主要有两种结晶形态：b-SiC 和 a-SiC。b-SiC 为面心立方闪锌矿型结构，晶格常 数 a=0.4359nm。a-SiC 是 SiC 的高温型结构，属六方晶系，它存在着许多变体。 碳化硅的折射率非常高，在普通光线下为 2.6767~2.6480.各种晶型的碳化硅的密度接近， a-SiC 一般为3.217g/cm3，b-SiC 为 3.215g/cm3.纯碳化硅是无色透明的，工业 SiC 由于含有游离 Fe、Si、C 等杂质而成浅绿色或黑色。绿碳化硅和黑碳化硅的硬度在常温和高温下基本相同。SiC 热膨胀系数不大，在25~1400℃平均热膨胀系数为 4.5×10-6/℃。碳化硅具有很高的热导率，500℃时为 64.4W/ (m·K)。常温下SiC 是一种半导体。 碳化硅具有耐高温、耐磨、抗冲刷、耐腐蚀和质量轻的特点。碳化硅在高温下的氧化是其损害的主要原因。 （2）碳化硅的合成： ①碳化硅的冶炼方法，合成碳化硅所用的原料主要是以 SiO2 为主要成分的脉石低档次的碳化硅可用低灰分的无烟煤为原料。辅助原料为木屑和食盐。 碳化硅有黑、绿两种。冶炼绿碳化硅时要求硅质原料中 SiO2 含量尽可能高，杂质含量尽量低。生产黑碳化硅时，硅质原料中的 SiO2 可稍低些。对石油焦的要求是固定碳含量尽可能高，灰分含量小于 1.2%，挥发分小于 12.0%，石油焦的粒度通常在 2mm 或 1.5mm 以下。木屑用于调整炉料的透气性能，通常的加入量为 3% ~5%（体积）。食盐仅在冶炼绿碳化硅时使用。 硅质原料与石油焦在 2000~2500℃的电阻炉内通过以下反应生成碳化 硅：SiO2+3C→SiC+2CO↑-526.09Kj CO 通过炉料排出。加入食盐可与 Fe、Al 等杂质生成氯化物而挥发掉。木屑使物料形成多孔烧结体，便于CO 气体排出。 碳化硅形成的特点是不通过液相，其过程如下：约从 1700℃开始，硅质原料由砂粒变为熔体，进而变为蒸汽（白烟）；SiO2 熔体和蒸汽钻进碳质材料的气孔，渗入碳的颗粒，发生生成 Sic 的反应；温度升高至1700~1900℃时，生成 b-SiC；温度进一步升高至 1900~2000℃时，细小的 b-SiC 转变为 a-SiC，a-SiC 晶粒逐渐长大和密实；炉温再升至 2500℃左右，SiC 开始分解变为硅蒸汽和石墨。 大规模生产碳化硅所用的方法有艾奇逊法和ESK 法。 艾奇逊法：传统的艾奇逊法电阻炉的外形像一个长方形的槽子，它是有耐火砖砌成的炉床。两组电极穿过炉墙深入炉床之中，专用的石墨粉炉芯体配置在电极之间，提供一条导电通道，
关于烧结碳化硅的分类_烧结碳化硅工艺说明
关于烧结碳化硅的分类_烧结碳化硅工艺说明特陶领域的多数专家认为国内特陶产品质量提升不上去，很大程度与特陶粉体的制备水平有关系。“巧妇难为无米之炊”，当然没有好“米”，也烧不出“好饭”出来。有关于烧结碳化硅的话题，小编今天想跟大家聊一聊。烧结碳化硅有哪些分类呢？看文章吧！ 烧结碳化硅分类： （1）无压烧结 无压烧结被认为是SiC烧结有前途的烧结方法，根据烧结机理的不同，无压烧结又可分为固相烧结和液相烧结。S.Proehazka通过在超细β-SiC粉体（含氧量小于2）中同时加入适量B和C的方法，在2020℃下常压烧结成密度高于98
的SiC烧结体。A.Mulla等以Al2O3和Y2O3为添加剂在1850-1950℃烧结0.5μm的β-SiC(颗粒表面含有少量SiO2)，获得的SiC陶瓷相对密度大于理论密度的95，并且晶粒细小，平均尺寸为1.5μm。 （2）热压烧结 不添加任何烧结助剂，纯SiC只有在极高的温度下才能烧结致密，于是不少人对SiC实行热压烧结工艺。关于添加烧结助剂对SiC进行热压烧结的报道已有许多。Alliegro等研究了B、Al、Ni、Fe、Cr等金属添加物对SiC致密化的影响，发现Al和Fe是促进SiC热压烧结有效的添加剂。https://www.360docs.net/doc/f111080583.html,nge研究了添加不同量Al2O3对热压烧结SiC的性能影响，认为热压烧结致密是靠溶解--再沉淀机理。但是热压烧结工艺只能制备形状简单的SiC部件，而且一次热压烧结过程中所制备的产品数量很小，因此不利于工业化生产。 (3)反应烧结 反应烧结SiC又称自结合SiC, 是由a- SiC粉和石墨粉按一定比列混合压成坯体后,加热到1650℃左右,同时熔渗Si或通过气相Si渗入坯体,使之与石墨起反
常用电子元器件简介
1．常用电子元器件简介 （1）名称·电路符号·文字符号 （2）555时基集成电路 555时基集成电路是数字集成电路，是由21个晶体三极管、4个晶体二极管和16个电阻组成的定时器，有分压器、比较器、触发器和放电器等功能的电路。它具有成本低、易使用、适应面广、驱动电流大和一定的负载能力。在电子制作中只需经过简单调试，就可以做成多种实用的各种小电路，远远优于三极管电路。 555时基电路国内外的型号很多，如国外产品有：NE555、LM555、A555和CA555等；国内型号有5GI555、SL555和FX555等。它们的内部结构和管脚序号都相同，因此，可以直接互相代换。但要注意，并不是所有的带555数字的集成块都是时基集成电路，如MMV 555、AD555和AHD555等都不是时基集成电路。 常见的555时基集成电路为塑料双列直插式封装（见图5-36），正面印有555字样，左下角为脚①，管脚号按逆时针方向排列。
(图5-36) 555时基集成电路各管脚的作用：脚①是公共地端为负极；脚②为低触发端TR，低于1／3电源电压以下时即导通；脚③是输出端V，电流可达2000mA;脚④是强制复位端MR，不用可与电源正极相连或悬空;脚⑤是用来调节比较器的基准电压，简称控制端VC，不用时可悬空，或通过0.01μF电容器接地;脚⑥为高触发端TH，也称阈值端，高于2/3电源电压发上时即截止;脚⑦是放电端DIS;脚⑧是电源正极VC。 555时基集成电路的主要参数为（以NE555为例）电源电压4.5～16V。 输出驱动电流为200毫安。 作定时器使用时，定时精度为1％。 作振荡使用时，输出的脉冲的最高频率可达500千赫。 使用时，驱动电流若大于上述电流时，在脚③输出端加装扩展电流的电路，如加一三极管放大。 （3）音乐片集成电路 它同模仿动物叫声和人语言集成电路都是模拟集成电路，采用软包装，即将硅芯片用黑的环氧树脂封装在一块小的印刷电路板上。
碳化硅陶瓷工艺流程
碳化硅（SiC）陶瓷，具有抗氧化性强，耐磨性能好，硬度高，热稳定性好，高温强度大，热膨胀系数小，热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性。因此，已经在石油、化工、机械、航天、核能等领域大显身手，日益受到人们的重视。例如，SiC陶瓷可用作各类轴承、滚珠、喷嘴、密封件、切削工具、燃汽涡轮机叶片、涡轮增压器转子、反射屏和火箭燃烧室内衬等等。 SiC陶瓷的优异性能与其独特结构密切相关。SiC是共价键很强的化合物，SiC中Si-C键的离子性仅12％左右。因此，SiC强度高、弹性模量大，具有优良的耐磨损性能。纯SiC 不会被HCl、HNO3、H2SO4和HF等酸溶液以及NaOH等碱溶液侵蚀。在空气中加热时易发生氧化，但氧化时表面形成的SiO2会抑制氧的进一步扩散，故氧化速率并不高。在电性能方面，SiC具有半导体性，少量杂质的引入会表现出良好的导电性。此外，SiC还有优良的导热性。 SiC具有α和β两种晶型。β－SiC的晶体结构为立方晶系，Si和C分别组成面心立方晶格；α－SiC存在着4H、15R和6H等100余种多型体，其中，6H多型体为工业应用上最为普遍的一种。在SiC的多种型体之间存在着一定的热稳定性关系。在温度低于1600℃时，SiC以β－SiC形式存在。当高于1600℃时，β－SiC缓慢转变成α－SiC的各种多型体。4H－SiC在2000℃左右容易生成；15R和6H多型体均需在2100℃以上的高温才易生成；对于6H－SiC，即使温度超过2200℃，也是非常稳定的。SiC中各种多型体之间的自由能相差很小，因此，微量杂质的固溶也会引起多型体之间的热稳定关系变化。 现就SiC陶瓷的生产工艺简述如下： 一、SiC粉末的合成： SiC在地球上几乎不存在，仅在陨石中有所发现，因此，工业上应用的SiC粉末都为人工合成。目前，合成SiC粉末的主要方法有： 1、Acheson法： 这是工业上采用最多的合成方法，即用电将石英砂和焦炭的混合物加热至2500℃左右高温反应制得。因石英砂和焦炭中通常含有Al和Fe等杂质，在制成的SiC中都固溶有少量杂质。其中，杂质少的呈绿色，杂质多的呈黑色。 2、化合法： 在一定的温度下，使高纯的硅与碳黑直接发生反应。由此可合成高纯度的β－SiC粉末。 3、热分解法：
碳化硅生产工艺
碳化硅的生产工艺和投资估算 碳化硅是人工合成的材料，其化学计量成分以克分子计：Si 50%、C 50%以质量计：Si 70.04%、C 29.96%，相对分子质量为40.09。 碳化硅有两种晶形：β-碳化硅类似闪锌矿结构的等轴晶系；α-碳化硅则为晶体排列致密的六方晶系。β-碳化硅约在2100℃转变为α-碳化硅。 碳化硅的物理性能：真密度α型3.22g/cm3、β型3.21g/cm3，莫氏硬度9.2，线膨胀系数为(4.7~5.0)×10-6 /℃，热导率(20℃)41.76W/(m·K)，电阻率(50℃)50Ω·cm，1000℃2Ω·cm，辐射能力0.95~0.98。 碳化硅的合成方法 (一)用二氧化硅和碳（煤）合成碳化硅 工业上合成碳化硅多以石英砂、石油焦（无烟煤）为主要原料，在电炉内温度在2000~2500℃下，通过下列反应式合成： SiO2+3C SiC+2CO -46.8kJ(11.20kcal) 1. 原料性能及要求 各种原料的性能：石英砂，SiO2>99%，无烟煤的挥发分<5%。 2. 合成电炉 大型碳化硅冶炼炉的炉子功率一般为10000kW， 每1kg SiC电耗为6~7kW·h，生产周期升温时为26~36h，冷却24h。 3. 合成工艺 (1) 配料计算： 式中，C为碳含量，SiO2为二氧化硅含量，M=37.5。碳的加入量允许过量5%。炉内配料的重量比见表3。 表1 炉体内各部位装料的配比 一般合成碳化硅的配料见表4。 表2合成碳化硅的配料
在碳化硅的生产过程中，回炉料的要求：包括无定形料、二级料，应满足下列SiC>80%，SiO2+Si<10%，固定碳<5%，杂质<4.3%。 焙烧料的要求：未反应的物料层必须配人一定的焦炭、木屑、食盐后做焙烧料。加入量(以100t计)焦炭0~50kg，木屑30~50L，食盐3%~4%。 保温料的要求：新开炉需要配保温料。焦炭与石英之比为0.6。如用乏料代特应符合如下要求：SiC<25%，SiO2+Si>35%，C 20%，其他<3.5%。 加入食盐的目的是为了排除原料的铁、铝等杂质，加人木屑是便于排除生成的一氧化碳。 (2) 生产操作：采用混料机混料，控制水分为2%~3%，混合后料容重为1.4~1.6g/cm3。 装料顺序是在炉底先铺上一层未反应料，然后添加新配料到一定高度(约炉芯到炉底的二分之一)，在其上面铺一层非晶形料，然后继续加配料至炉芯水平。 炉芯放在配料制成的底盘上，中间略凸起以适应在炉役过程中出现的塌陷。炉芯上部铺放混好的配料，同时也放非晶质料或生产未反应料，炉子装好后形成中间高、两边低（与炉墙平）。 炉子装好后即可通电合成，以电流电压强度来控制反应过程。当炉温升到1500℃时，开始生成β-SiC，从2100℃开始转化成α-SiC，2400℃全部转化成α-SiC。合成时间为26~36h，冷却24h后可以浇水冷却，出炉后分层、分级拣选。破碎后用硫酸酸洗，除掉合成料中的铁、铝、钙、镁等杂质。 工业用碳化硅的合成工艺流程，如图1所示。
常见电子元器件介绍
常见电子元器件介绍 第一部分：功率电子器件 第一节：功率电子器件及其应用要求 功率电子器件大量被应用于电源、伺服驱动、变频器、电机保护器等功率电子设备。这些设备都是自动化系统中必不可少的，因此，我们了解它们是必要的。 近年来，随着应用日益高速发展的需求，推动了功率电子器件的制造工艺的研究和发展，功率电子器件有了飞跃性的进步。器件的类型朝多元化发展，性能也越来越改善。大致来讲，功率器件的发展，体现在如下方面： 1．器件能够快速恢复，以满足越来越高的速度需要。以开关电源为例，采用双极型晶体管时，速度可以到几十千赫；使用MOSFET和IGBT，可以到几百千赫；而采用了谐振技术的开关电源，则可以达到兆赫以上。 2．通态压降（正向压降）降低。这可以减少器件损耗，有利于提高速度，减小器件体积。 3．电流控制能力增大。电流能力的增大和速度的提高是一对矛盾，目前最大电流控制能力，特别是在电力设备方面，还没有器件能完全替代可控硅。 4．额定电压：耐压高。耐压和电流都是体现驱动能力的重要参数，特别对电力系统，这显得非常重要。 5．温度与功耗。这是一个综合性的参数，它制约了电流能力、开关速度等能力的提高。目前有两个方向解决这个问题，一是继续提高功率器件的品质，二是改进控制技术来降低器件功耗，比如谐振式开关电源。 总体来讲，从耐压、电流能力看，可控硅目前仍然是最高的，在某些特定场合，仍然要使用大电流、高耐压的可控硅。但一般的工业自动化场合，功率电子器件已越来越多地使用MOSFET和IGBT，特别是IGBT获得了更多的使用，开始全面取代可控硅来做为新型的功率控制器件。 第二节：功率电子器件概览 一．整流二极管： 二极管是功率电子系统中不可或缺的器件，用于整流、续流等。目前比较多地使用如下三种选择： 1．高效快速恢复二极管。压降0.8-1.2V，适合小功率，12V左右电源。 2．高效超快速二极管。0.8-1.2V，适合小功率，12V左右电源。 3．肖特基势垒整流二极管SBD。0.4V，适合5V等低压电源。缺点是其电阻和耐压的平方成正比，所以耐压低（200V以下），反向漏电流较大，易热击穿。但速 度比较快，通态压降低。 目前SBD的研究前沿，已经超过1万伏。 二．大功率晶体管GTR 分为： 单管形式。电流系数：10-30。 双管形式——达林顿管。电流倍数： 100-1000。饱和压降大，速度慢。下图虚线部 分即是达林顿管。
碳化硅电力电子器件的发展现状分析
碳化硅电力电子器件的发展现状分析在过去的十五到二十年中，碳化硅电力电子器件领域取得了令人瞩目的成就，所研发的碳化硅器件的性能指标远超当前硅基器件，并且成功实现了部分碳化硅器件的产业化，在一些重要的能源领域开始逐步取代硅基电力电子器件，并初步展现出其巨大的潜力。碳化硅电力电子器件的持续进步将对电力电子技术领域的发展起到革命性的推动作用。随着SiC单晶和外延材料技术的进步，各种类型的SiC器件被开发出来。SiC器件主要包括二极管和开关管。SiC二极管主要包括肖特基势垒二极管及其新型结构和PiN型二极管。SiC开关管的种类较多，具有代表性的开关管有金属氧化物半导体场效应开关管(MOSFET)、结型场效应开关管(JFET)、绝缘栅双极开关管(IGBT)三种。 1. SiC二极管实现产业化 SiC电力电子器件中，SiC二极管最先实现产业化。2001年德国Infineon公司率先推出SiC二极管产品，美国Cree和意法半导体等厂商也紧随其后推出了SiC二极管产品。在日本，罗姆、新日本无线及瑞萨电子等投产了SiC二极管。很多企业在开发肖特基势垒二极管(SBD)和JBS结构二极管。目前，SiC二极管已经存在600V~1700V电压等级和50A电流等级的产品。 SiC 肖特基二极管能提供近乎理想的动态性能。做为单子器件，它的工作过程中没有电荷储存，因此它的反向恢复电流仅由它的耗尽层结电容造成，其反向恢复电荷以及其反向恢复损耗比Si超快恢复二极管要低一到两个数量级。更重要的是，和它匹配的开关管的开通损耗也可以得到大幅度减少，因此提高电路的开关频率。另外，它几乎没有正向恢复电压，因而能够立即导通，不存在双极型器件的开通延时现象。在常温下，其正态导通压降和Si
电力电子中的碳化硅SiC
电力电子中的碳化硅SiC SiC in Power Electronics Volker Demuth, Head of Product Management Component, SEMIKRON Germany 据预测，采用SiC的功率模块将进入诸如可再生能源、UPS电源、驱动器和汽车等应用。风电和牵引应用可能会随之而来。到2021年，SiC功率器件市场总额预计将上升到10亿美元 [1]。在某些市场，如太阳能，SiC器件已投入运行，尽管事实上这些模块的价格仍然比常规硅器件高。是什么使这种材料具有足够的吸引力，即使价格更高也心甘情愿地被接受？首先，作为宽禁带材料，SiC提供了功率半导体器件的新设计方法。传统功率硅技术中，I GBT开关被用于高于600V的电压，并且硅PIN-续流二极管是最先进的。硅功率器件的设计与软开关特性造成相当大的功率损耗。有了SiC的宽禁带，可设计阻断电压高达15kV的高压MOSFET，同时动态损耗非常小。有了SiC，传统的软关断硅二极管可由肖特基二极管取代，并带来非常低的开关损耗。作为一个额外的优势，SiC具有比硅高3倍的热传导率。连同低功率损耗，SiC是提高功率模块中功率密度的一种理想材料。目前可用的设计是SiC混合模块（IGBT和SiC肖特基二极管）和全SiC模块。 SiC混合模块 SiC混合模块中，传统IGBT与SiC肖特基二极管一起开关。虽然SiC器件的主要优势是与低动态损耗相关，但首先讨论SiC肖特基二极管的静态损耗。通常情况下，SiC器件的静态损耗似乎比传统的硅器件更高。图1.a显示了传统软开关600V赛米控CAL HD续流二极管的正向压降V f，为低开关损耗而优化的快速硅二极管和SiC肖特基二极管，所有的额定电流为10 A。 图1.a中：25℃和150℃下不同续流二极管的正向电流与正向压降。对比了10A的SiC肖特基二极管，传统的软开关硅二极管（CAL H D）和快速硅二极管（硅快速）。1.b：同一二极管的正向压降和电流密度（正向电流除以芯片面积）。 在10A的额定电流下，硅续流二极管展现出最低的正向压降，SiC肖特基二极管的V f更高，而快速硅二极管展现出最高的正向压降。正向电压与温度之间的关联差别很大：快速硅二极管具有负的温度系数，150°C下的V f比2 5°C下的V f低。对于12A以上的电流，CAL的温度系数为正，SiC肖特基二极管即使电流为4A时，温度系数也为正。由于二极管通常并联以实现大功率器件，需要具有正温度系数以避免并联二极管中的电流不平衡和运行温度不
碳化硅陶瓷生产工艺_碳化硅陶瓷烧结方法
碳化硅陶瓷生产工艺_碳化硅陶瓷烧结方法 21世纪是信息化时代，但很多人都开始了传统的生活，注意养生，比如想要逃离城市，进入乡村，因为乡下的空气好；又比如不再吃大鱼大肉，而是吃起了野菜。那么传统的陶瓷自然也受到人们的喜爱了。碳化硅陶瓷生产工艺是什么，碳化硅陶瓷烧结方法有哪些，碳化硅扰动喷嘴清洗剂哪种好，这就是今天小编带来的问题内容。 碳化硅陶瓷-生产工艺 碳化硅陶瓷主要组成物是SiC，这是一种高强度、高硬度的耐高温陶瓷，在1200℃~1400℃使用仍能保持高的抗弯强度，是目前高温强度高的陶瓷，碳化硅陶瓷还具有良好的导热性、抗氧化性、导电性和高的冲击韧度。是良好的高温结构材料，可用于火箭尾喷管喷嘴、热电偶套管、炉管等高温下工作的部件；利用它的导热性可制作高温下的热交换器材料；利用它的高硬度和耐磨性制作砂轮、磨料等。 SiC具有很高的抗氧化性，因为在体材料的氧化过程中会在氧化界面形成SiO2层，从而阻止了氧化
的进行化学方程式：2SiC+3O2=2SiO2+2CO（好的稳定性就包括化学稳定强和物理稳定性强，化学稳定性强包含抗氧化、 耐腐蚀，物理稳定性主要 指热膨胀系数低、抗弯强 度高、耐高温，不容易受 温差和外部环境影响。） 力学性能 陶瓷材料是工程材料中刚 度好、硬度高的材料，其 硬度大多在1500HV以上。 陶瓷的抗压强度较高，但 抗拉强度较低，塑性和韧 性很差。 热性能 陶瓷材料一般具有高的熔点（大多在2000℃以上），且在高温下具有好的化学稳定性；同时陶瓷的线膨胀系数比金属低，当温度发生变化时，陶瓷具有良好的尺寸稳定性。 电性能 陶瓷散热片具有良好的电绝缘性，绝缘阻抗为10GΩ（吉欧） 化学性能 陶瓷材料在高温下不易氧化，因为在体材料的氧化过程中会在氧化界面形成SiO2层，从而阻止了氧化的进行。化学方程式：2SiC+3O2=2SiO2+2CO，并对酸、碱、盐具有良好的抗腐蚀能力。碳化硅扰动喷嘴-清洗剂如何选择 1、碳化硅喷嘴清洗剂应不产生影响清洁过程及现场卫生的泡沫和异味。 2、清洗剂清洁污垢的速度要快要彻底。
1.碳化硅加工工艺流程
碳化硅加工工艺流程 一、碳化硅的发展史： 1893年艾奇逊发表了第一个制碳化硅的专利，该专利提出了制取碳化硅的工业方法，其主要特点是，在以碳制材料为炉芯的电阻炉中通过加热二氧化硅和碳的混合物，使之相互反应，从而生成碳化硅，到1925年卡普伦登公司，又宣布研制成功绿碳化硅。 我国的碳化硅于1949年6月由赵广和研制成功，1951年6月，第一台制造碳化硅的工业炉在第一砂轮厂建成，从此结束了中国不能生产碳化硅的历史，到1952年8月，第一砂轮厂又试制成功了绿碳化硅。 随着国民经济的发展，我国又相继发展了避雷器用碳化硅、立方碳化硅、铈碳化硅及非磨料碳化硅。到1969年第一砂轮厂、第二砂轮厂建成4000KW、3000KW的活动式电阻炉，显著提高了机械化程度，大大改善了作业环境。1980年第一砂轮厂建造了我国第一台特大型电阻炉—8000KW；就我们一车间7750KW 的冶炼炉在当时也算特大型电阻炉，到现在30000KW的电阻炉已不算稀奇，所以说碳化硅的发展速度是相当快的。 二、碳化硅的分类：（黑碳化硅、绿碳化硅） 通常按碳化硅的含量进行分类，含量越高、纯度越高、它的物理性能越好。一般来讲：含量在95%——98%为一级品，含量在98%以上的为特级品、含量在80%——94%为二级品、含量在70%左右为三级品，碳化硅的含量及纯度越高其价值也就越大。 [ 化学成份：主要杂质有：游离硅（），它一部分溶解在碳化硅晶体中，一部分与其它金属杂质（铁、铝、钙）呈金属状态存在。 游离二氧化硅（）通常存在于晶体表面，大都是由于冶炼碳化硅电阻炉冷却过程中，碳化硅氧化而形成。正常的情况下，绿碳化硅结晶块表面的游离硅，二氧化硅的含量为%左右，当配料中二氧化硅过量时，二氧化硅会蒸发凝聚在碳化硅晶体表面上，呈白色绒毛状。 碳：（C），当配比碳过量时，看到明显的游离状态的碳粒。铁、铝、钙、镁由于炉内产品高温及还原性气氛，结晶块中的这些杂质大都呈合金状态或碳化物状态。 碳化硅磨料的化学成分；随着磨料粒度的变化略有波动，粒度越细，纯度越低。（为什么呢杂质出
电子碳化硅芯片的设备制作方法与制作流程
本技术属于碳化硅芯片加工领域，尤其是一种电子碳化硅芯片的制备方法，针对现有的不便于对环氧树脂的浇筑量进行精准控制的问题，现提出如下方案，其包括以下步骤：S1：将需要制备的碳化硅芯片的尺寸数据录入电脑，在电脑上建模，根据碳化硅芯片的尺寸确定模具的尺寸；S2：在电脑上建立模具模型，将碳化硅电路板模拟放入模具模型中，对碳化硅电路板进行定位；S3：模拟向模具模型中浇筑环氧树脂，对浇筑的量的数据进行记录； S4：将碳化硅电路板放入实际的模具中，根据S3中所述的浇筑的量向模具中浇筑环氧树脂成型，本技术能够对环氧树脂的浇筑量进行精准控制，保证了加工的精度，同时可以防止环氧树脂凝结。 技术要求 1.一种电子碳化硅芯片的制备方法，包括以下步骤： S1：将需要制备的碳化硅芯片的尺寸数据录入电脑，在电脑上建模，根据碳化硅芯片的 尺寸确定模具的尺寸； S2：在电脑上建立模具模型，将碳化硅电路板模拟放入模具模型中，对碳化硅电路板进 行定位； S3：模拟向模具模型中浇筑环氧树脂，对浇筑的量的数据进行记录； S4：将碳化硅电路板放入实际的模具中，根据S3中所述的浇筑的量向模具中浇筑环氧树 脂成型，安装底座进行封装； S5：打开模具，将一体成型的电子芯片取出，即可制得电子碳化硅芯片。 2.根据权利要求1所述的一种电子碳化硅芯片的制备方法，其特征在于，所述S2中，将碳化硅电路板放入模具模型中时，对碳化硅电路板的位置进行调整，调整完成后在模具的 模腔内标注四个定位点。 3.根据权利要求2所述的一种电子碳化硅芯片的制备方法，其特征在于，将四个定位点在模具中的位置数据进行记录，并在实际的模具中布置四个定位柱，通过四个定位柱对碳 化硅电路板进行定位。
碳化硅生产工艺中主要产生哪些污染物
碳化硅生产工艺中主要产生哪些污染物？如何防治污染？ 1.施工期的环境影响及预防或者减轻不良环境影响的对策和措施的要点： ①扬尘，土石方施工、建筑材料的运输和堆存会产生扬尘，对周围环境空气产生影响；②施工机械排放的尾气；③噪声，施工车辆、建筑机械运行和施工材料的碰撞产生噪声，影响声环境质量；④建筑垃圾，施工结束后建筑剩余的建筑垃圾，可能造成固废污染；⑤施工人员日常生活产生的生活污水和生活垃圾的随意丢弃可能造成地表水和固废污染。施工期的环境影响具有分散性、瞬时性、阶段性等特点，通过在施工场地内外采取一定的降尘措施，合理安排施工时段和施工进程，可有效地减少施工过程对外环境的影响，对于建筑垃圾可回用的回用作用筑路的材料或其他用途，不能利用的拉至固定的堆放点妥善处置，施工人员产生的生活污水和生活垃圾通过依托现有的处理措施妥善处理后，对环境影响不大。施工期的环境影响随施工活动的完成而消失。 2.运营期的环境影响及预防或者减轻不良环境影响的对策和措施的要点： ①废气：a.备料车间产生的石油焦粉尘，拟安装两套除尘系统，除尘效率可达9 9.5％，废气处理后外排，粉尘收集后返回工段；b.冶炼车间产生无组织排放冶炼炉废气、冶炼炉气、拔炉扬尘和分级作业场地产生的废气。冶炼炉无组织废气拟设以机械通风的方式排除气体，设CO气体检测系统，自动控制机械通风;冶炼炉气主要成分是CO和CO2，CO占90％以上，炉气有专门的回收装置回收，回收后经脱硫后燃烧发电；炉气燃烧前采用氧化法的湿法脱硫处理，脱硫效率9 8%，冶炼炉回收的炉气燃烧发电后产生的废气中含有SO2、烟尘污染物达标排放。采用浇水湿法拔炉产生的粉尘产生量可以控制在35kg/t产品左右；分级作业场地产生的废气通过设置侧吸罩收集，共设置4个除尘系统，除尘效率达99. 5％，除尘器收集下来的除尘灰渣返回工段。c.制粒车间产生的废气包破碎工段废气、干燥工段废气、整形磁选工段废气、闭式扇形闸门物料输送过程产生的扬尘和酸碱槽废气。粗中破碎工段废气包括粗中破碎工段废气和细破碎工段废气，主要含有粉尘，经袋式除尘器处理后排放，除尘效率99.5％，除尘器收集下来的除尘灰渣返回工段；干燥工段废气经袋式除尘器处理后排放，主要含有粉尘，经袋式除尘器处理后排放，除尘效率99.5％，除尘器收集下来的除尘灰渣返回工段；整形磁选工段废气主要含有粉尘，设置3个袋式除尘器处理后排放，除尘效率99.5％，除尘器收集下来的除尘灰渣返回工段；闭式扇形闸门物料输送过程产生的扬尘主要含有粉尘，设置袋式除尘器处理后排放，除尘效率99.5％，除尘器收集下来的除尘灰渣返回工段；酸碱槽废气含碱蒸汽和亚硫酸蒸汽，在洗槽上方设置密闭罩，经洗涤塔处理后排放。②废水：包括生产废水和生活废水。生产废水主要有a.炉气水封废水，经过处理后循环使用，不外排；b.冶炼车间循环系统排水，含有杂质，经过沉淀处理后外排；c. 酸碱废水排入沉淀池，加絮凝剂沉淀后，经压虑处理处理后达标排放；微粉车间水力分厂房原料处理废水沉淀池排水，该部分水经沉淀后直接排放。生活废水设置废水处理设施，处理达标
碳化硅电力电子器件在电力系统的应用展望
调查思考碳化硅电力电子器件在电力系统的应用展望 杜元阳 (郑州工业应用技术学院，河南省郑州451199) 摘要:随着经济的发展，科学技术不断进步，我国电力系统发展迅速,在此过程中新的电力电子器件不断出现,电力电子器件的性能也不断提高，有利于电力系统的稳定性,提高效益。碳化硅是宽禁带半导删料的一种,主要特点是高热导率、高饱和以及电子漂移速率和高击场强等。这些新的半导体有利于大功率、高压和高温下的应用。此外，因为碳化硅体成本大幅度降低以及其性能的不断提高，碳化硅在电力系统中的应用日益广泛。笔者基于自身多年相关从业经验，结合广泛的社会实践调查研究，就碳化硅电力电子器件在电力系统的应用展开了相关探讨，望能提供借鉴。 关键词:碳化硅；电力电子器件;电力系统;应用研究 账后变更，有效控制投资。 2.2.4建立设计赔偿及设计保险制 要求设计单位赔偿由于失去所造成的经济损失，巨大的经济责任能够有效驱使设计单位、设计人员,加强责任心、提高设计质量、增加设计取费等。 2.3加强招投标阶段的造价控制 2.3.1改进建筑工程评标方法 通过综合评估法评标，中标人的投标应最大限度按照招标文件中的规定标准，可采用合理低价评标法、抽签法、平均报价评标法等，提高招投标的科学性。对于有特殊要求的建设工程，设计图纸深度不足，招标文件及工程量清单粗放时，适宜采用综合评估法。反之，没有特殊要求的建筑工程，可采用经评审的最低投标法。 2.3.2推行工程量清单招标 采用工程量清单招标，可避免工程招投标中的弄虚作假及暗箱操作等，可规范招投标行为。工程量清单与招投标实际是市场确定价格的过程，将标底作为控制价，在招标时公开，可有效消除编制标底给招投标带来的负面影响。 2.3.3重视招投标文件的评审工作 商务标评审根据招投标文件所规定的计算方法，可采用直线内插法来计算招投标得分，从而提高评审的客观性及辱性。 2.4加强合同管理阶段的造价控制 2.4.1推行施工合同示范文本 通过推行施工合同示范文本，可规范合同表述形式,从根本上改变合同管理现状，减少合同中存在的矛盾及错误,有效提高施工管理水平。 2.4.2实施工程造价改革 现代电力系统安全、稳定、高效,灵活控制水平不断提升，人们对其要求也越来越高，现代电网的管理以及其运行模式也不断发展。未来电网要求电力电子器件发展具备更高的电压以及功容量，并提高其可靠性。碳化硅作为新型材料，有高饱和电子漂移速率、高热导率等优点,有利于实现高压、大功率、高频以及高温应用的新型功率，在未来电网中有着非常大的潜力,在过去20年来获得快速发展,碳化硅电力电子器件在电力系统的应用前景被普遍看好。 1碳化硅电力电子器件相关概述 目前大功率的半导体器件在电力系统中应用非常广泛,对电力系统稳定性的提高有着至关重要的作用。这种大功 建筑工程根据自身管理水平及采购能力，寻找适合自己企业的工程单项造价，并严格贯彻执行，实现招投标管理与施工合同管理的内在联系，保证合同管理的一致性。 2.4.3加强中标承包合同管理 实际工程中,应重视以下几种变更:单价偏高工程项目其工程量增大的工程变更、工程规模扩大的工程变更、单价偏低的工程项目其工程量减小的工程变更。 2.4.4依靠信息网络，实现动态管理 随着信息网络技术的发展，必须转变传统合同管理模式,充分利用现有的信息网络技术,加快建设工程造价信息网建设。日常工作中，应充分利用计算机存储各种合同管理模式，便于企业选用、编辑及打印。通过登录、查询及统计合同的执行情况,对其进行预测，根据实际需求提供多种合同报表等。 3结束语 总而言之,建筑工决策、设计、招投标、合同管理阶段对造价进行管理,提高造价管S*平,降低建造成本,促进建筑工程实现可持续发展及国民经济的发展，加快社会主义建设步伐。 参考文献： [1]李芬，徐涛?建筑工程造价管理问题及对策分析[J].四 川水泥,2017,2(1):157-15& [2]高晓.建筑工程造价管理的现状及对策分析[J].建材 与装饰,2017,2(41):34-35. [31姚晓.基于建筑工程造价管理及控制的研究[J].经济研究导刊,2017,4(1):101-102. (收稿日期=2019-03-11) 《湖北农机化》2019年第10期