石墨发热体 石墨发热

石墨发热体(graphite heater)

用石墨材料制成的电炉加热发热体部件。石墨具有优良的导电、导热性能，在特种工业炉为电炉中常用石墨作为发热体。工业电炉中早期选用石墨电极作发热体，后选用密度高的高功率电极作发热体(熔炼石英玻璃也采用石墨电极作发热体)。半导体工业发展，提炼单晶硅，单晶锗，砷化镓、磷化铟等材料的加热炉选择高纯细结构石墨和各向同性石墨作发热体。一些特殊的工业炉和实验炉用炭布或石墨布作发热体。
作为加热炉用石墨发热体要求产生稳定热场，所以要求石墨具有质地均匀，有稳定的电阻率。用于单晶制造的石墨发热体，要求石墨特别洁净，以避免杂质元素影响单晶纯度，其总灰分含量应小于20×10–6，有的要求达到5×10–6。
常用单晶炉发热体石墨性能如下：
体积密度         气孔率     抗压强度    比电阻                灰分
/g•cm–3             /％            /MPa        /Ω•cm                /％
1.70～1.76    15～20    35～60    (7～15)X10–4    (5～20)×10–4
石墨发热体的设计应参照选用石墨的电阻率而定。
石墨发热体的机械加工、包装、运输、贮藏过程中应该保持洁净、避免污染。
石墨发热体在使用过程中常会出现变形现象，这是由于石墨的蠕变所造成。室温时石墨蠕变很小，当温度升到1700℃或更高时，几小时后可观察到蠕变，应力消除后，材料中留有残余应变，造成石墨发热体塑性变形。反映在实际使用中石墨变形造成热场不均匀，规格尺寸越大变形越小，颗粒小比颗粒大的石墨变形大。防止石墨发热体变形的办法是，在使用前，先空烧一次(先通电升温)用支架将发热体支撑住，空烧温度应大于实际使用温度100～200℃。为消除热应力造成石墨发热体变形，一些厂商将用于发热体的石墨最大颗粒由0.075mm，扩大至0.5～1mm，取得了较好效果。