ການອອກແບບພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນສໍາລັບ SiC ການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນດຽວ

1 ຄວາມສໍາຄັນຂອງການອອກແບບພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນໃນອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວ

SiC single crystal ເປັນວັດສະດຸ semiconductor ທີ່ສໍາຄັນ, ເຊິ່ງຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນພະລັງງານເອເລັກໂຕຣນິກ, optoelectronics ແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ. ການອອກແບບພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນມີຜົນກະທົບໂດຍກົງຕໍ່ພຶດຕິກໍາການໄປເຊຍກັນ, ຄວາມເປັນເອກະພາບແລະການຄວບຄຸມ impurity ຂອງໄປເຊຍກັນ, ແລະມີອິດທິພົນທີ່ຕັດສິນຊີ້ຂາດໃນການປະຕິບັດແລະຜົນຜະລິດຂອງອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວ. ຄຸນະພາບຂອງ SiC ກ້ອນດຽວມີຜົນກະທົບໂດຍກົງຕໍ່ການປະຕິບັດແລະຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືໃນການຜະລິດອຸປະກອນ. ໂດຍການອອກແບບສະຫນາມຄວາມຮ້ອນຢ່າງສົມເຫດສົມຜົນ, ຄວາມເປັນເອກະພາບຂອງການແຜ່ກະຈາຍຂອງອຸນຫະພູມໃນລະຫວ່າງການເຕີບໃຫຍ່ຂອງໄປເຊຍກັນສາມາດບັນລຸໄດ້, ຄວາມກົດດັນຄວາມຮ້ອນແລະການ gradient ຄວາມຮ້ອນໃນໄປເຊຍກັນສາມາດຫຼີກເວັ້ນໄດ້, ດັ່ງນັ້ນການຫຼຸດຜ່ອນການສ້າງຕັ້ງຂອງຄວາມຜິດປົກກະຕິໄປເຊຍກັນໄດ້. ການອອກແບບພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນທີ່ດີທີ່ສຸດຍັງສາມາດປັບປຸງຄຸນນະພາບຂອງໃບຫນ້າໄປເຊຍກັນແລະອັດຕາການໄປເຊຍກັນ, ປັບປຸງຄວາມສົມບູນຂອງໂຄງສ້າງແລະຄວາມບໍລິສຸດທາງເຄມີຂອງໄປເຊຍກັນ, ແລະຮັບປະກັນວ່າໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວທີ່ເຕີບໃຫຍ່ມີຄຸນສົມບັດໄຟຟ້າແລະ optical ທີ່ດີ.

ອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງໄປເຊຍກັນ SiC ໂດຍກົງຜົນກະທົບຕໍ່ຕົ້ນທຶນການຜະລິດແລະຄວາມສາມາດ. ໂດຍການອອກແບບຢ່າງສົມເຫດສົມຜົນຂອງພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນ, gradient ອຸນຫະພູມແລະການແຜ່ກະຈາຍຄວາມຮ້ອນໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນສາມາດໄດ້ຮັບການປັບປຸງ, ແລະອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວຂອງໄປເຊຍກັນແລະອັດຕາການນໍາໃຊ້ປະສິດທິພາບຂອງພື້ນທີ່ການຂະຫຍາຍຕົວສາມາດໄດ້ຮັບການປັບປຸງ. ການອອກແບບພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນຍັງສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍພະລັງງານແລະສິ່ງເສດເຫຼືອຂອງວັດສະດຸໃນລະຫວ່າງຂະບວນການຂະຫຍາຍຕົວ, ຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການຜະລິດ, ແລະປັບປຸງປະສິດທິພາບການຜະລິດ, ດັ່ງນັ້ນການເພີ່ມຜົນຜະລິດຂອງໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວ. ອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC ປົກກະຕິແລ້ວຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີຈໍານວນຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງການສະຫນອງພະລັງງານແລະລະບົບຄວາມເຢັນ, ແລະສົມເຫດສົມຜົນການອອກແບບພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການບໍລິໂພກພະລັງງານ, ຫຼຸດຜ່ອນການບໍລິໂພກພະລັງງານແລະການປ່ອຍອາຍພິດສິ່ງແວດລ້ອມ. ໂດຍການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງໂຄງສ້າງພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນແລະເສັ້ນທາງການໄຫຼຂອງຄວາມຮ້ອນ, ພະລັງງານສາມາດສູງສຸດ, ແລະຄວາມຮ້ອນຂອງສິ່ງເສດເຫຼືອສາມາດຖືກນໍາມາໃຊ້ໃຫມ່ເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບພະລັງງານແລະຫຼຸດຜ່ອນຜົນກະທົບທາງລົບຕໍ່ສິ່ງແວດລ້ອມ.

2 ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການອອກແບບພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນຂອງອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວ

2.1 ຄວາມບໍ່ເປັນເອກະພາບຂອງການນໍາຄວາມຮ້ອນຂອງວັດສະດຸ

SiC ເປັນວັດສະດຸ semiconductor ທີ່ສໍາຄັນຫຼາຍ. ການນໍາຄວາມຮ້ອນຂອງມັນມີຄຸນລັກສະນະຂອງຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງອຸນຫະພູມສູງແລະການນໍາຄວາມຮ້ອນທີ່ດີເລີດ, ແຕ່ວ່າການແຜ່ກະຈາຍຄວາມຮ້ອນຂອງມັນມີຄວາມບໍ່ເປັນເອກະພາບທີ່ແນ່ນອນ. ໃນຂະບວນການຂອງການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວ, ເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມເປັນເອກະພາບແລະຄຸນນະພາບຂອງການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ, ພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນຕ້ອງໄດ້ຮັບການຄວບຄຸມທີ່ຊັດເຈນ. ຄວາມບໍ່ສອດຄ່ອງຂອງການນໍາຄວາມຮ້ອນຂອງວັດສະດຸ SiC ຈະນໍາໄປສູ່ຄວາມບໍ່ສະຖຽນລະພາບຂອງການແຜ່ກະຈາຍຂອງພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນ, ເຊິ່ງສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມສອດຄ່ອງແລະຄຸນນະພາບຂອງການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ. ອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC ປົກກະຕິແລ້ວຮັບຮອງເອົາວິທີການປ່ອຍອາຍພິດທາງກາຍະພາບ (PVT) ຫຼືວິທີການຂົນສົ່ງໄລຍະອາຍແກັສ, ເຊິ່ງຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການຮັກສາສະພາບແວດລ້ອມອຸນຫະພູມສູງໃນຫ້ອງການຂະຫຍາຍຕົວແລະຮັບຮູ້ການເຕີບໂຕຂອງໄປເຊຍກັນໂດຍການຄວບຄຸມການແຜ່ກະຈາຍຂອງອຸນຫະພູມທີ່ຊັດເຈນ. ຄວາມບໍ່ສອດຄ່ອງຂອງການນໍາຄວາມຮ້ອນຂອງວັດສະດຸ SiC ຈະນໍາໄປສູ່ການແຜ່ກະຈາຍຂອງອຸນຫະພູມທີ່ບໍ່ເປັນເອກະພາບໃນຫ້ອງການຂະຫຍາຍຕົວ, ດັ່ງນັ້ນຜົນກະທົບຕໍ່ຂະບວນການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ, ເຊິ່ງອາດຈະເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມຜິດປົກກະຕິຂອງໄປເຊຍກັນຫຼືຄຸນນະພາບຂອງຜລຶກທີ່ບໍ່ເປັນເອກະພາບ. ໃນໄລຍະການຂະຫຍາຍຕົວຂອງໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງປະຕິບັດການຈໍາລອງແບບເຄື່ອນໄຫວສາມມິຕິລະດັບແລະການວິເຄາະພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນເພື່ອໃຫ້ເຂົ້າໃຈດີກວ່າກົດຫມາຍການປ່ຽນແປງຂອງການແຜ່ກະຈາຍອຸນຫະພູມແລະເພີ່ມປະສິດທິພາບການອອກແບບໂດຍອີງໃສ່ຜົນການຈໍາລອງ. ເນື່ອງຈາກຄວາມບໍ່ສອດຄ່ອງຂອງການນໍາຄວາມຮ້ອນຂອງວັດສະດຸ SiC, ການວິເຄາະການຈໍາລອງເຫຼົ່ານີ້ອາດຈະໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກຄວາມຜິດພາດໃນລະດັບໃດຫນຶ່ງ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງມີຜົນກະທົບຕໍ່ການຄວບຄຸມທີ່ຊັດເຈນແລະການອອກແບບທີ່ດີທີ່ສຸດຂອງພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນ.

2.2 ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກຂອງລະບຽບ convection ພາຍໃນອຸປະກອນ

ໃນໄລຍະການຂະຫຍາຍຕົວຂອງໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວ, ການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມທີ່ເຄັ່ງຄັດຕ້ອງໄດ້ຮັບການຮັກສາເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມເປັນເອກະພາບແລະຄວາມບໍລິສຸດຂອງໄປເຊຍກັນ. ປະກົດການ convection ພາຍໃນອຸປະກອນອາດຈະເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມບໍ່ສອດຄ່ອງຂອງພາກສະຫນາມອຸນຫະພູມ, ດັ່ງນັ້ນຜົນກະທົບຕໍ່ຄຸນນະພາບຂອງໄປເຊຍກັນໄດ້. Convection ປົກກະຕິແລ້ວປະກອບເປັນ gradient ອຸນຫະພູມ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ໂຄງສ້າງທີ່ບໍ່ເປັນເອກະພາບໃນຫນ້າດິນໄປເຊຍກັນ, ຊຶ່ງມີຜົນກະທົບປະສິດທິພາບແລະການນໍາໃຊ້ໄປເຊຍກັນໄດ້. ການຄວບຄຸມ convection ທີ່ດີສາມາດປັບຄວາມໄວການໄຫຼຂອງອາຍແກັສແລະທິດທາງ, ເຊິ່ງຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນຄວາມບໍ່ເປັນເອກະພາບຂອງຫນ້າດິນໄປເຊຍກັນແລະປັບປຸງປະສິດທິພາບການຂະຫຍາຍຕົວ. ໂຄງປະກອບການເລຂາຄະນິດທີ່ສັບສົນແລະຂະບວນການເຄື່ອນໄຫວຂອງອາຍແກັສພາຍໃນອຸປະກອນເຮັດໃຫ້ມັນມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກທີ່ສຸດທີ່ຈະຄວບຄຸມ convection ຢ່າງຖືກຕ້ອງ. ສະພາບແວດລ້ອມອຸນຫະພູມສູງຈະນໍາໄປສູ່ການຫຼຸດລົງຂອງປະສິດທິພາບການໂອນຄວາມຮ້ອນແລະເພີ່ມທະວີການສ້າງຕັ້ງຂອງ gradient ອຸນຫະພູມພາຍໃນອຸປະກອນ, ດັ່ງນັ້ນຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມເປັນເອກະພາບແລະຄຸນນະພາບຂອງການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ. ອາຍແກັສ corrosive ບາງຢ່າງອາດຈະສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ວັດສະດຸແລະອົງປະກອບການຖ່າຍທອດຄວາມຮ້ອນພາຍໃນອຸປະກອນ, ດັ່ງນັ້ນຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະການຄວບຄຸມຂອງ convection. ອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນດຽວ SiC ປົກກະຕິແລ້ວມີໂຄງສ້າງທີ່ສັບສົນແລະກົນໄກການຖ່າຍທອດຄວາມຮ້ອນຫຼາຍ, ເຊັ່ນ: ການຖ່າຍທອດຄວາມຮ້ອນຂອງຮັງສີ, ການຖ່າຍທອດຄວາມຮ້ອນ convection ແລະການນໍາຄວາມຮ້ອນ. ກົນໄກການຖ່າຍທອດຄວາມຮ້ອນເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນສົມທົບກັບກັນແລະກັນ, ເຮັດໃຫ້ລະບຽບ convection ສັບສົນຫຼາຍ, ໂດຍສະເພາະໃນເວລາທີ່ມີການໄຫຼ multiphase ແລະຂະບວນການການປ່ຽນແປງໄລຍະພາຍໃນອຸປະກອນ, ມັນເປັນການຍາກທີ່ຈະສ້າງແບບຈໍາລອງຢ່າງຖືກຕ້ອງແລະຄວບຄຸມ convection.

3 ຈຸດສໍາຄັນຂອງການອອກແບບພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນຂອງອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວ

3.1 ການກະຈາຍພະລັງງານຄວາມຮ້ອນ ແລະການຄວບຄຸມ

ໃນການອອກແບບພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນ, ຮູບແບບການແຜ່ກະຈາຍແລະຍຸດທະສາດການຄວບຄຸມຂອງພະລັງງານຄວາມຮ້ອນຄວນໄດ້ຮັບການກໍານົດຕາມຕົວກໍານົດການຂະບວນການແລະຄວາມຕ້ອງການຂອງການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ. ອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC ໃຊ້ທໍ່ຄວາມຮ້ອນ graphite ຫຼືເຄື່ອງເຮັດຄວາມຮ້ອນ induction ສໍາລັບການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນ. ຄວາມເປັນເອກະພາບແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນສາມາດບັນລຸໄດ້ໂດຍການອອກແບບຮູບແບບແລະການກະຈາຍພະລັງງານຂອງເຄື່ອງເຮັດຄວາມຮ້ອນ. ໃນໄລຍະການຂະຫຍາຍຕົວຂອງໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວ, ຄວາມເປັນເອກະພາບຂອງອຸນຫະພູມມີອິດທິພົນທີ່ສໍາຄັນຕໍ່ຄຸນນະພາບຂອງໄປເຊຍກັນ. ການແຜ່ກະຈາຍຂອງພະລັງງານຄວາມຮ້ອນຄວນຈະສາມາດຮັບປະກັນຄວາມເປັນເອກະພາບຂອງອຸນຫະພູມໃນພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນ. ໂດຍຜ່ານການຈໍາລອງຕົວເລກແລະການກວດສອບການທົດລອງ, ຄວາມສໍາພັນລະຫວ່າງພະລັງງານຄວາມຮ້ອນແລະການແຜ່ກະຈາຍຂອງອຸນຫະພູມສາມາດຖືກກໍານົດ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນລະບົບການແຈກຢາຍພະລັງງານຄວາມຮ້ອນສາມາດໄດ້ຮັບການປັບປຸງເພື່ອເຮັດໃຫ້ການແຜ່ກະຈາຍຂອງອຸນຫະພູມໃນພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນມີຄວາມເປັນເອກະພາບແລະຫມັ້ນຄົງ. ໃນໄລຍະການຂະຫຍາຍຕົວຂອງໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວ, ການຄວບຄຸມພະລັງງານຄວາມຮ້ອນຄວນຈະສາມາດບັນລຸລະບຽບການທີ່ຊັດເຈນແລະການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມທີ່ຫມັ້ນຄົງ. ສູດການຄິດໄລ່ການຄວບຄຸມອັດຕະໂນມັດເຊັ່ນ PID controller ຫຼື fuzzy controller ສາມາດນໍາໃຊ້ເພື່ອບັນລຸການຄວບຄຸມປິດວົງຂອງພະລັງງານຄວາມຮ້ອນໂດຍອີງໃສ່ຂໍ້ມູນອຸນຫະພູມໃນເວລາທີ່ແທ້ຈິງທີ່ປ້ອນໂດຍເຊັນເຊີອຸນຫະພູມເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະຄວາມສອດຄ່ອງຂອງອຸນຫະພູມໃນພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນ. ໃນໄລຍະການຂະຫຍາຍຕົວຂອງໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວ, ຂະຫນາດຂອງພະລັງງານຄວາມຮ້ອນຈະມີຜົນກະທົບໂດຍກົງຕໍ່ອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວຂອງໄປເຊຍກັນ. ການຄວບຄຸມຂອງພະລັງງານຄວາມຮ້ອນຄວນຈະສາມາດບັນລຸລະບຽບການທີ່ຊັດເຈນຂອງອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ. ໂດຍການວິເຄາະແລະການທົດລອງການກວດສອບຄວາມສໍາພັນລະຫວ່າງພະລັງງານຄວາມຮ້ອນແລະອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ, ຍຸດທະສາດການຄວບຄຸມພະລັງງານຄວາມຮ້ອນທີ່ສົມເຫດສົມຜົນສາມາດຖືກກໍານົດເພື່ອບັນລຸການຄວບຄຸມທີ່ຊັດເຈນຂອງອັດຕາການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ. ໃນລະຫວ່າງການປະຕິບັດງານຂອງອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC, ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງພະລັງງານຄວາມຮ້ອນມີຜົນກະທົບທີ່ສໍາຄັນຕໍ່ຄຸນນະພາບຂອງການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ. ອຸປະກອນແລະລະບົບຄວບຄຸມຄວາມຮ້ອນທີ່ມີຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະເຊື່ອຖືໄດ້ແມ່ນຈໍາເປັນເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຂອງພະລັງງານຄວາມຮ້ອນ. ອຸປະກອນເຮັດຄວາມຮ້ອນຕ້ອງໄດ້ຮັບການຮັກສາເປັນປົກກະຕິແລະການບໍລິການໃຫ້ທັນເວລາເພື່ອຄົ້ນພົບແລະແກ້ໄຂຂໍ້ບົກພ່ອງແລະບັນຫາໃນອຸປະກອນຄວາມຮ້ອນເພື່ອຮັບປະກັນການເຮັດວຽກປົກກະຕິຂອງອຸປະກອນແລະຜົນຜະລິດທີ່ຫມັ້ນຄົງຂອງພະລັງງານຄວາມຮ້ອນ. ໂດຍການອອກແບບຢ່າງສົມເຫດສົມຜົນຂອງລະບົບການແຜ່ກະຈາຍພະລັງງານຄວາມຮ້ອນ, ພິຈາລະນາຄວາມສໍາພັນລະຫວ່າງພະລັງງານຄວາມຮ້ອນແລະການແຜ່ກະຈາຍອຸນຫະພູມ, ຮັບຮູ້ການຄວບຄຸມທີ່ຊັດເຈນຂອງພະລັງງານຄວາມຮ້ອນ, ແລະການຮັບປະກັນຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຂອງພະລັງງານຄວາມຮ້ອນ, ປະສິດທິພາບການຂະຫຍາຍຕົວແລະຄຸນນະພາບໄປເຊຍກັນຂອງອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວສາມາດເປັນ. ໄດ້ຮັບການປັບປຸງຢ່າງມີປະສິດທິພາບ, ແລະຄວາມຄືບຫນ້າແລະການພັດທະນາຂອງເຕັກໂນໂລຊີການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວສາມາດໄດ້ຮັບການສົ່ງເສີມ.

3.2 ການອອກແບບແລະປັບລະບົບການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມ

ກ່ອນທີ່ຈະອອກແບບລະບົບການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມ, ການວິເຄາະຈໍາລອງຕົວເລກແມ່ນຈໍາເປັນເພື່ອຈໍາລອງແລະຄິດໄລ່ຂະບວນການຖ່າຍທອດຄວາມຮ້ອນເຊັ່ນ: ການນໍາຄວາມຮ້ອນ, convection ແລະ radiation ໃນໄລຍະການຂະຫຍາຍຕົວຂອງໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຮັບການແຜ່ກະຈາຍຂອງພາກສະຫນາມອຸນຫະພູມ. ໂດຍຜ່ານການຢັ້ງຢືນການທົດລອງ, ຜົນໄດ້ຮັບຈໍາລອງຕົວເລກໄດ້ຖືກແກ້ໄຂແລະປັບຕົວກໍານົດການກໍານົດການອອກແບບຂອງລະບົບການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມ, ເຊັ່ນພະລັງງານຄວາມຮ້ອນ, ຮູບແບບພື້ນທີ່ຄວາມຮ້ອນ, ແລະສະຖານທີ່ເຊັນເຊີອຸນຫະພູມ. ໃນໄລຍະການຂະຫຍາຍຕົວຂອງໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວ, ຄວາມຮ້ອນຕ້ານທານຫຼື induction heating ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນໃຊ້ສໍາລັບການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນ. ມັນເປັນສິ່ງຈໍາເປັນທີ່ຈະເລືອກເອົາອົງປະກອບຄວາມຮ້ອນທີ່ເຫມາະສົມ. ສໍາລັບການເຮັດຄວາມຮ້ອນຕໍ່ຕ້ານ, ສາຍທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມສູງຫຼື furnace ຕ້ານທານສາມາດໄດ້ຮັບການຄັດເລືອກເປັນອົງປະກອບຄວາມຮ້ອນ; ສໍາລັບການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນ induction, ທໍ່ຄວາມຮ້ອນ induction ທີ່ເຫມາະສົມຫຼືແຜ່ນຄວາມຮ້ອນ induction ຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ເລືອກ. ເມື່ອເລືອກອົງປະກອບຄວາມຮ້ອນ, ປັດໃຈຕ່າງໆເຊັ່ນ: ປະສິດທິພາບຄວາມຮ້ອນ, ຄວາມສອດຄ່ອງຂອງຄວາມຮ້ອນ, ຄວາມທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມສູງ, ແລະຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນຕ້ອງໄດ້ຮັບການພິຈາລະນາ. ການອອກແບບຂອງລະບົບການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມຈໍາເປັນຕ້ອງພິຈາລະນາບໍ່ພຽງແຕ່ຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະຄວາມສອດຄ່ອງຂອງອຸນຫະພູມ, ແຕ່ຍັງຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງການປັບອຸນຫະພູມແລະຄວາມໄວຕອບສະຫນອງ. ມັນເປັນສິ່ງຈໍາເປັນທີ່ຈະອອກແບບຍຸດທະສາດການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມທີ່ສົມເຫດສົມຜົນ, ເຊັ່ນ: ການຄວບຄຸມ PID, ການຄວບຄຸມ fuzzy ຫຼືການຄວບຄຸມເຄືອຂ່າຍ neural, ເພື່ອບັນລຸການຄວບຄຸມທີ່ຖືກຕ້ອງແລະການປັບອຸນຫະພູມ. ມັນຍັງມີຄວາມຈໍາເປັນໃນການອອກແບບຮູບແບບການປັບອຸນຫະພູມທີ່ເຫມາະສົມເຊັ່ນ: ການປັບຕົວເຊື່ອມຕໍ່ຫຼາຍຈຸດ, ການປັບຄ່າຊົດເຊີຍທ້ອງຖິ່ນຫຼືການປັບຕໍານິຕິຊົມ, ເພື່ອຮັບປະກັນການແຜ່ກະຈາຍອຸນຫະພູມທີ່ເປັນເອກະພາບແລະຫມັ້ນຄົງຂອງພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນທັງຫມົດ. ເພື່ອຮັບຮູ້ການຕິດຕາມແລະຄວບຄຸມອຸນຫະພູມທີ່ຊັດເຈນໃນລະຫວ່າງການເຕີບໃຫຍ່ຂອງຜລຶກດຽວ SiC, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ຮັບຮອງເອົາເຕັກໂນໂລຢີການຮັບຮູ້ອຸນຫະພູມແບບພິເສດແລະອຸປະກອນຄວບຄຸມ. ທ່ານສາມາດເລືອກເຊັນເຊີອຸນຫະພູມທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາສູງເຊັ່ນ: thermocouples, ຕົວຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນຫຼືເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມ infrared ເພື່ອຕິດຕາມການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມໃນແຕ່ລະພື້ນທີ່ໃນເວລາທີ່ແທ້ຈິງ, ແລະເລືອກອຸປະກອນຄວບຄຸມອຸນຫະພູມທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ, ເຊັ່ນ PLC controller (ເບິ່ງຮູບ 1) ຫຼື DSP controller. , ເພື່ອບັນລຸການຄວບຄຸມທີ່ຊັດເຈນແລະການປັບຕົວຂອງອົງປະກອບຄວາມຮ້ອນ. ໂດຍກໍານົດຕົວກໍານົດການອອກແບບໂດຍອີງໃສ່ການຈໍາລອງຕົວເລກແລະວິທີການກວດສອບການທົດລອງ, ການເລືອກວິທີການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນທີ່ເຫມາະສົມແລະອົງປະກອບຄວາມຮ້ອນ, ການອອກແບບຍຸດທະສາດການຄວບຄຸມອຸນຫະພູມທີ່ສົມເຫດສົມຜົນແລະລະບົບການປັບຕົວ, ແລະການນໍາໃຊ້ເຕັກໂນໂລຢີແລະອຸປະກອນຄວບຄຸມອຸນຫະພູມທີ່ກ້າວຫນ້າ, ທ່ານສາມາດບັນລຸການຄວບຄຸມທີ່ຊັດເຈນແລະການປັບຕົວ. ອຸນ​ຫະ​ພູມ​ໃນ​ລະ​ຫວ່າງ​ການ​ຂະ​ຫຍາຍ​ຕົວ​ຂອງ​ໄປ​ເຊຍ​ກັນ SiC ດຽວ​, ແລະ​ປັບ​ປຸງ​ຄຸນ​ນະ​ພາບ​ແລະ​ຜົນ​ຜະ​ລິດ​ຂອງ​ໄປ​ເຊຍ​ກັນ​ດຽວ​.

3.3 ການຈຳລອງໄດນາມິກຂອງກະແສຄຳນວນ

ການສ້າງຕົວແບບທີ່ຖືກຕ້ອງແມ່ນພື້ນຖານສໍາລັບການຈໍາລອງການເຄື່ອນໄຫວຂອງນ້ໍາຄອມພິວເຕີ້ (CFD). ອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC ປົກກະຕິແລ້ວປະກອບດ້ວຍເຕົາແກມໄຟ, ລະບົບຄວາມຮ້ອນ induction, crucible, ອາຍແກັສປ້ອງກັນ, ແລະອື່ນໆ. , ແລະອິດທິພົນຂອງການເຄື່ອນໄຫວວັດສະດຸໃນພາກສະຫນາມໄຫຼ. ການສ້າງແບບຈໍາລອງສາມມິຕິລະດັບແມ່ນໃຊ້ເພື່ອສ້າງຮູບແບບເລຂາຄະນິດຂອງເຕົາ, crucible, induction coil, ແລະອື່ນໆຢ່າງຖືກຕ້ອງ, ແລະພິຈາລະນາຕົວກໍານົດການຄວາມຮ້ອນແລະເງື່ອນໄຂຂອບເຂດຂອງວັດສະດຸ, ເຊັ່ນ: ພະລັງງານຄວາມຮ້ອນແລະອັດຕາການໄຫຼຂອງອາຍແກັສ.

ໃນການຈໍາລອງ CFD, ວິທີການຕົວເລກທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປປະກອບມີວິທີການປະລິມານຈໍາກັດ (FVM) ແລະວິທີການອົງປະກອບທີ່ຈໍາກັດ (FEM). ໃນທັດສະນະຂອງຄຸນລັກສະນະຂອງອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC, ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວວິທີການ FVM ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອແກ້ໄຂສົມຜົນການໄຫຼຂອງນ້ໍາແລະຄວາມຮ້ອນ. ໃນແງ່ຂອງຕາຫນ່າງ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ເອົາໃຈໃສ່ກັບ subdividing ທີ່ສໍາຄັນ, ເຊັ່ນ: ດ້ານ graphite crucible ແລະພື້ນທີ່ການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນດຽວ, ເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງຜົນໄດ້ຮັບ simulation. ຂະບວນການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ SiC ດຽວໄປເຊຍກັນປະກອບດ້ວຍຂະບວນການທາງດ້ານຮ່າງກາຍທີ່ຫລາກຫລາຍ, ເຊັ່ນ: ການນໍາຄວາມຮ້ອນ, ການຖ່າຍທອດຄວາມຮ້ອນຂອງຮັງສີ, ການເຄື່ອນໄຫວຂອງນ້ໍາ, ແລະອື່ນໆ, ອີງຕາມສະຖານະການຕົວຈິງ, ຮູບແບບທາງດ້ານຮ່າງກາຍທີ່ເຫມາະສົມແລະເງື່ອນໄຂເຂດແດນຖືກເລືອກສໍາລັບການຈໍາລອງ. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ພິຈາລະນາການນໍາຄວາມຮ້ອນແລະການຖ່າຍທອດຄວາມຮ້ອນ radiation ລະຫວ່າງ graphite crucible ແລະໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວ, ເງື່ອນໄຂການຍົກຍ້າຍຄວາມຮ້ອນທີ່ເຫມາະສົມຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ກໍານົດ; ພິຈາລະນາອິດທິພົນຂອງຄວາມຮ້ອນ induction ໃນການເຄື່ອນໄຫວຂອງນ້ໍາ, ເງື່ອນໄຂຊາຍແດນຂອງພະລັງງານຄວາມຮ້ອນ induction ຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ພິຈາລະນາ.

ກ່ອນທີ່ຈະຈໍາລອງ CFD, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງກໍານົດຂັ້ນຕອນທີ່ໃຊ້ເວລາ simulation, ເງື່ອນໄຂ convergence ແລະຕົວກໍານົດການອື່ນໆ, ແລະດໍາເນີນການຄິດໄລ່. ໃນລະຫວ່າງຂະບວນການຈໍາລອງ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ປັບຕົວກໍານົດການຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະ convergence ຂອງຜົນການຈໍາລອງ, ແລະຫຼັງຈາກຂະບວນການຈໍາລອງຜົນໄດ້ຮັບ, ເຊັ່ນ: ການແຜ່ກະຈາຍພາກສະຫນາມອຸນຫະພູມ, ການແຜ່ກະຈາຍຄວາມໄວຂອງນ້ໍາ, ແລະອື່ນໆ, ສໍາລັບການວິເຄາະແລະການເພີ່ມປະສິດທິພາບ. . ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງຜົນໄດ້ຮັບການຈໍາລອງໄດ້ຖືກກວດສອບໂດຍການປຽບທຽບກັບການແຜ່ກະຈາຍຂອງພາກສະຫນາມອຸນຫະພູມ, ຄຸນນະພາບຂອງຜລຶກດຽວແລະຂໍ້ມູນອື່ນໆໃນຂະບວນການເຕີບໂຕຕົວຈິງ. ອີງຕາມຜົນໄດ້ຮັບການຈໍາລອງ, ໂຄງສ້າງ furnace, ວິທີການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນແລະລັກສະນະອື່ນໆແມ່ນການປັບປຸງປະສິດທິພາບການຂະຫຍາຍຕົວແລະຄຸນນະພາບໄປເຊຍກັນຂອງອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວ. ການຈໍາລອງ CFD ຂອງການອອກແບບພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນຂອງອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC ປະກອບດ້ວຍການສ້າງແບບຈໍາລອງທີ່ຖືກຕ້ອງ, ການເລືອກວິທີການຕົວເລກທີ່ເຫມາະສົມແລະຕາຫນ່າງ, ການກໍານົດຕົວແບບທາງດ້ານຮ່າງກາຍແລະເງື່ອນໄຂຂອງເຂດແດນ, ການຕັ້ງຄ່າແລະການຄິດໄລ່ຕົວກໍານົດການຈໍາລອງ, ແລະການກວດສອບແລະເພີ່ມປະສິດທິພາບຜົນໄດ້ຮັບ simulation. ການຈໍາລອງ CFD ທາງດ້ານວິທະຍາສາດແລະສົມເຫດສົມຜົນສາມາດສະຫນອງການອ້າງອິງທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບການອອກແບບແລະການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC, ແລະປັບປຸງປະສິດທິພາບການເຕີບໂຕແລະຄຸນນະພາບຂອງຜລຶກດຽວ.

3.4 ການອອກແບບໂຄງສ້າງເຕົາ

ພິຈາລະນາວ່າການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC ຕ້ອງການອຸນຫະພູມສູງ, inertness ເຄມີແລະການນໍາຄວາມຮ້ອນທີ່ດີ, ວັດສະດຸ furnace ຮ່າງກາຍຄວນໄດ້ຮັບການຄັດເລືອກຈາກອຸນຫະພູມສູງແລະວັດສະດຸຕ້ານ corrosion, ເຊັ່ນ silicon carbide ceramics (SiC), graphite, ແລະອື່ນໆວັດສະດຸ SiC ມີທີ່ດີເລີດ. ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງອຸນຫະພູມສູງແລະ inertness ສານເຄມີ, ແລະເປັນອຸປະກອນການ furnace ຮ່າງກາຍທີ່ເຫມາະສົມ. ພື້ນຜິວດ້ານໃນຂອງ furnace ຮ່າງກາຍຄວນຈະກ້ຽງແລະເປັນເອກະພາບເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນ radiation ຄວາມຮ້ອນແລະການຕໍ່ຕ້ານການຖ່າຍທອດຄວາມຮ້ອນແລະປັບປຸງສະຖຽນລະພາບພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນ. ໂຄງປະກອບການ furnace ຄວນໄດ້ຮັບການງ່າຍດາຍຫຼາຍເທົ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້, ມີຊັ້ນໂຄງສ້າງຫນ້ອຍເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງຄວາມກົດດັນຄວາມຮ້ອນແລະ gradient ອຸນຫະພູມຫຼາຍເກີນໄປ. ປົກກະຕິແລ້ວໂຄງສ້າງຮູບທໍ່ກົມຫຼືສີ່ຫລ່ຽມແມ່ນຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຄວາມສະດວກໃນການແຜ່ກະຈາຍເປັນເອກະພາບແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນ. ອົງປະກອບຄວາມຮ້ອນເສີມເຊັ່ນ: ທໍ່ຄວາມຮ້ອນແລະຕົວຕ້ານທານແມ່ນຕັ້ງຢູ່ໃນເຕົາເຜົາເພື່ອປັບປຸງຄວາມສອດຄ່ອງຂອງອຸນຫະພູມແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນແລະຮັບປະກັນຄຸນນະພາບແລະປະສິດທິພາບຂອງການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນດຽວ. ວິທີການເຮັດຄວາມຮ້ອນທົ່ວໄປປະກອບມີການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນ induction, ຄວາມຮ້ອນຕ້ານທານແລະການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນ radiation. ໃນອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC, ການປະສົມປະສານຂອງຄວາມຮ້ອນ induction ແລະການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນຕ້ານທານມັກຈະຖືກນໍາໃຊ້. ການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນ induction ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້ສໍາລັບການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາເພື່ອປັບປຸງຄວາມສອດຄ່ອງຂອງອຸນຫະພູມແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນ; ຄວາມຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຮັກສາອຸນຫະພູມຄົງທີ່ແລະອຸນຫະພູມ gradient ເພື່ອຮັກສາຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຂະບວນການຂະຫຍາຍຕົວ. ການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນດ້ວຍລັງສີສາມາດປັບປຸງຄວາມສອດຄ່ອງຂອງອຸນຫະພູມພາຍໃນ furnace ໄດ້, ແຕ່ປົກກະຕິແລ້ວມັນຖືກນໍາໃຊ້ເປັນວິທີການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນຊ່ວຍ.

4 ສະຫຼຸບ

ດ້ວຍຄວາມຕ້ອງການທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຂອງວັດສະດຸ SiC ໃນເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານ, optoelectronics ແລະຂົງເຂດອື່ນໆ, ການພັດທະນາຂອງ SiC ເທກໂນໂລຍີການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນຈະກາຍເປັນພື້ນທີ່ສໍາຄັນຂອງນະວັດກໍາວິທະຍາສາດແລະເຕັກໂນໂລຢີ. ໃນຖານະເປັນຫຼັກຂອງອຸປະກອນການຂະຫຍາຍຕົວໄປເຊຍກັນ SiC, ການອອກແບບພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນຈະສືບຕໍ່ໄດ້ຮັບຄວາມສົນໃຈຢ່າງກວ້າງຂວາງແລະການຄົ້ນຄວ້າໃນຄວາມເລິກ. ທິດທາງການພັດທະນາໃນອະນາຄົດປະກອບມີການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງໂຄງສ້າງພາກສະຫນາມຄວາມຮ້ອນແລະລະບົບການຄວບຄຸມເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບການຜະລິດແລະຄຸນນະພາບຂອງຜລຶກດຽວ; ຂຸດຄົ້ນວັດສະດຸໃຫມ່ແລະເຕັກໂນໂລຢີການປຸງແຕ່ງເພື່ອປັບປຸງຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະຄວາມທົນທານຂອງອຸປະກອນ; ແລະປະສົມປະສານເຕັກໂນໂລຊີອັດສະລິຍະເພື່ອບັນລຸການຄວບຄຸມອັດຕະໂນມັດແລະການຕິດຕາມຫ່າງໄກສອກຫຼີກຂອງອຸປະກອນ.