CN206755858U - 一种半导体单晶碳化硅微波烧结炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半导体单晶碳化硅微波烧结炉，包括炉体和炉盖，炉体和炉盖之间形成加热腔，加热腔内活动设置有陶瓷材质的压力反应罐，压力反应罐包括罐体和罐盖，罐盖通过设置在罐体口部两侧的限位螺丝活动卡入罐体的口部，压力反应罐的表面涂覆有谐振型吸波材料层，炉体的壁部环绕设置有若干第一加热器，炉盖底部中心设有第二加热器，第一加热器与第二加热器均为磁控管，磁控管与同一变频式微波磁控管电源并联连接，压力反应罐中心径向贯穿设有加热通道，炉盖下方的磁控管活动嵌入加热通道内部。本实用新型的半导体单晶碳化硅微波烧结炉具有加热速度快、控温精准和加热均匀性好的特点。

Description

一种半导体单晶碳化硅微波烧结炉

技术领域

本实用新型涉及烧结炉技术领域，具体是指一种半导体单晶碳化硅微波烧结炉。

背景技术

碳化硅是最早发现的半导体材料之一，自1824年瑞典科学家Berzelius在人工合成金刚石的过程中观察到SiC多晶相以来，SiC 单晶的发展经历了一个漫长而曲折的过程。碳化硅是一种具有高硬度、高耐磨性、高耐火度的优良材料，被应用作为耐磨材料和其他工业材料。直到目前为止人类未曾发现适合开采的碳化硅矿源，人类开始工业化生产碳化硅已经有一百多年的历史，是由美国人艾奇逊发明的，虽然目前合成碳化硅的方法比较多，但是由于成本、原料等诸多因素，工业上依旧沿用艾奇逊炉进行工业化生产。艾奇逊炉本质是一种电阻炉，使用电阻丝作为加热部件。如中国实用新型专利CN203173824.U公开了一种碳化硅合成电阻炉.但是，由于采用电阻炉的加热方式，加热升温速度较慢，为了保证加热效果需要设置保温套进行保温；同时，在热量电阻炉的热传递过程中，也会有部分能量损失，造成部分能量的流失，不利于能源利用率的提升。此外，热量从电阻炉的热传递也会造成对于加热控温过程无法进行准确管控，对于控温的精准性存在一定的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种半导体单晶碳化硅微波烧结炉，可以应用于碳化硅、氮化硅等半导体多晶材料的合成，具有加热速度快、控温精准和加热均匀性好的特点。

进一步地，所述炉盖的顶部设有提手，方便操作。

本实用新型可以通过以下技术方案来实现：

本实用新型公开了一种半导体单晶碳化硅微波烧结炉，包括炉体和炉盖，所述炉体和炉盖之间形成加热腔，所述加热腔内活动设置有陶瓷材质的压力反应罐，所述压力反应罐包括罐体和罐盖，所述罐盖通过设置在罐体口部两侧的限位螺丝活动卡入罐体的口部，所述压力反应罐的表面涂覆有谐振型吸波材料层，所述炉体的壁部环绕设置有若干第一加热器，所述炉盖底部中心设有第二加热器，所述第一加热器与所述第二加热器均为磁控管，所述磁控管与同一变频式微波磁控管电源并联连接，所述压力反应罐中心径向贯穿设有加热通道，所述炉盖下方的磁控管活动嵌入所述加热通道内部。通过采用变频式微波磁控管电源连接磁控管进行微波加热，利用管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下与高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得能量转变成微波能量，从而达到产生微波能对压力反应罐进行微波加热，充分发挥磁控管加热功率大的优势，与此同时，谐振型吸波材料涂覆在压力反应罐外壁，充分发挥其对频率范围很窄的微波辐射具有良好的吸收率的特点，有效保证加热的过程产生较高的较热温度；磁控管具有效率高的特点，电源开启后可以快速达到目标温度，有效提升升温加热速度，无需专门设置保温层来减缓加热速度较慢造成的能量损失；在加热过程中，不但可以对压力反应罐进行整体加热，也可以通过调整变频式微波磁控管电源微波加热功率进行调整，即可对对加热温度进行准灵活控制特别是分段控制，通过精准控制有效保证加热的均匀性，也无需设置多段加热器满足加热要求；微波加热可以同时从各个角度对压力反应罐进行加热，不收对流方式传递对于热量传递的限制，保证了加热的过程具有良好的均匀性；在能量利用率上，减少了加热器电极与加热器之间热量传递的损失，可以比电炉、电烘箱等节电十分明显，相对电极加热方式也节能效果显著。与此同时，通过环绕设置的第一加热器和居中设置的第二加热器，第一加热器和第二加热器并联连接，控制过程精准，加热位置分布均匀，也可以进一步保证加热的均匀性。

进一步地，所述变频式微波磁控管电源包括变频器、变压器和磁控管供电电路；所述变频器的输出端与所述变压器的输入端连接，所述变压器的输出端与所述磁控管供电电路的输入端连接，所述磁控管供电路的输出端与所述变频器的反馈端连接 。变频器可以将输入的220V或380V 50Hz工频电升频到50Hz～200kHz；变压器可以把220V或380V高频电升压到OV～50000V； 磁控管供电电路同时通过反馈控制线与变频器连接，用于实现给磁控管供电并监测其阴极电压、阳机电流、灯丝电压、灯丝电流，并将监测值反馈给变频器控制其输出。

进一步地，所述炉体底部和所述炉盖的内壁设有微波防护层，所述微波防护部内壁设置有匹配型吸波材料层，所述匹配型吸波材料层为泡沫吸收材料、涂层吸收材料或塑料板吸收材料充分利用匹配型吸波材料适于吸收频率范围很宽的微波辐射的特点，避免微波辐射。

进一步地，所述变压器为非晶变压器、铁氧体变压器或合金变压器；所述磁控管为脉冲式磁控管或连续式磁控管，可以根据实际使用需要灵活选择。

进一步地，所述磁控管供电电路由阴极直流负高压产生电路、灯丝电压产生电路和磁控管状态监测电路构成。

本实用新型一种半导体单晶碳化硅微波烧结炉，具有如下的有益效果：

第一、加热温度高，通过采用变频式微波磁控管电源连接磁控管进行微波加热，利用管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下与高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得能量转变成微波能量，从而达到产生微波能对压力反应罐进行微波加热，充分发挥磁控管加热功率大的优势，与此同时，谐振型吸波材料涂覆在压力反应罐外壁，充分发挥其对频率范围很窄的微波辐射具有良好的吸收率的特点，有效保证加热的过程产生较高的较热温度；

第二、控温精准，在加热过程中，不但可以使压力反应罐整体加热，也可以通过调整变频式微波磁控管电源微波加热功率进行调整，即可对对加热温度进行准灵活控制特别是分段控制，通过精准控制有效保证加热的均匀性，也无需设置多段加热器满足加热要求；

第三、加热均匀性好，微波加热可以同时从各个角度对压力反应罐进行加热，不收对流方式传递对于热量传递的限制，保证了加热的过程具有良好的均匀性。

附图说明

附图1为本实用新型一种半导体单晶碳化硅微波烧结炉的结构示意图；

附图中的标记包括：1、炉体，2、炉盖，3、压力反应罐，4、提手，5、活动扣，6、泄压通气孔 7、第二加热器，8、罐盖，9、限位螺丝，10、加热通道，11、进气凹管，12、卡位缺口，13、第一加热器，14、微波防护层，15、进气凸管，16、单向阀，17、罐体。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合实施例及附图对本实用新型产品作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型公开了本实用新型公开了一种半导体单晶碳化硅微波烧结炉，包括炉体1和炉盖2，所述炉体1和炉盖2之间形成加热腔，所述加热腔内活动设置有陶瓷材质的压力反应罐3，所述压力反应罐3包括罐体17和罐盖8，所述罐盖8通过设置在罐体17口部两侧的限位螺丝9活动卡入罐体17的口部，所述压力反应罐3的表面涂覆有谐振型吸波材料层，所述炉体1的壁部环绕设置有若干第一加热器13，所述炉盖2底部中心设有第二加热器7，所述第一加热器13与所述第二加热器7均为磁控管，所述磁控管与同一变频式微波磁控管电源并联连接，所述压力反应罐3中心径向贯穿设有加热通道10，所述炉盖2下方的磁控管活动嵌入所述加热通道10内部。所述变频式微波磁控管电源包括变频器、变压器和磁控管供电电路；所述变频器的输出端与所述变压器的输入端连接，所述变压器的输出端与所述磁控管供电电路的输入端连接，所述磁控管供电路的输出端与所述变频器的反馈端连接。所述炉体1底部凸出设有进气凸管15，所述进气凸管15通过单向阀16与外界的惰性气体气路连通，所述压力反应罐3的罐体17底部设有与进气凸管15位置对应的进气凹管11，所述进气凹管11活动套接在所述进气凸管15上方，所述进气凸管15与所述进气凹管11的管壁均设有透气管实现气路连通。所述罐盖8的直径小于所述罐体17的口部直径，所述罐盖8和所述罐体17口部内部形成出气间隙。所述罐体17口部两侧设有与所述限位螺丝9位置对应的卡位缺口12。所述炉盖2的顶部设有提手4。所述炉盖2通过炉盖2边缘的活动扣5活动固定在所述炉体1上。所述炉盖2上设有泄压通气孔6，所述泄压通气孔6顶部设有挡气盖。所述炉体1底部和所述炉盖2的内壁设有微波防护层14，所述微波防护层14内壁设置有匹配型吸波材料层，所述匹配型吸波材料层为泡沫吸收材料、涂层吸收材料或塑料板吸收材料。所述变压器为非晶变压器、铁氧体变压器或合金变压器；所述磁控管为脉冲式磁控管或连续式磁控管。所述磁控管供电电路由阴极直流负高压产生电路、灯丝电压产生电路和磁控管状态监测电路构成。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本实用新型；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时，凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种半导体单晶碳化硅微波烧结炉，包括炉体（1）和炉盖（2），所述炉体（1）和炉盖（2）之间形成加热腔，所述加热腔内活动设置有陶瓷材质的压力反应罐（3），所述压力反应罐（3）包括罐体（17）和罐盖（8），所述罐盖（8）通过设置在罐体（17）口部两侧的限位螺丝（9）活动卡入罐体（17）的口部，其特征在于：所述压力反应罐（3）的表面涂覆有谐振型吸波材料层，所述炉体（1）的壁部环绕设置有若干第一加热器（13），所述炉盖（2）底部中心设有第二加热器（7），所述第一加热器（13）与所述第二加热器（7）均为磁控管，所述磁控管与同一变频式微波磁控管电源并联连接，所述压力反应罐（3）中心径向贯穿设有加热通道（10），所述炉盖（2）下方的磁控管活动嵌入所述加热通道（10）内部；所述变频式微波磁控管电源包括变频器、变压器和磁控管供电电路；所述变频器的输出端与所述变压器的输入端连接，所述变压器的输出端与所述磁控管供电电路的输入端连接，所述磁控管供电路的输出端与所述变频器的反馈端连接。

2.根据权利要求1所述的半导体单晶碳化硅微波烧结炉，其特征在于：所述炉体（1）底部和所述炉盖（2）的内壁设有微波防护层（14），所述微波防护层（14）内壁设置有匹配型吸波材料层，所述匹配型吸波材料层为泡沫吸收材料、涂层吸收材料或塑料板吸收材料。

3.根据权利要求2所述的半导体单晶碳化硅微波烧结炉，其特征在于：所述变压器为非晶变压器、铁氧体变压器或合金变压器；所述磁控管为脉冲式磁控管或连续式磁控管。

4.根据权利要求2所述的半导体单晶碳化硅微波烧结炉，其特征在于：所述磁控管供电电路由阴极直流负高压产生电路、灯丝电压产生电路和磁控管状态监测电路构成。