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シリコンカーバイドロッドの動作原理は、その主原料である高純度炭化ケイ素の半導体特性と物理的および化学的特性に基づいています。導電性の観点から見ると、炭化ケイ素は広帯域ギャップ半導体です。室温では、自由キャリアは少なく、抵抗は高くなります。電源を入れると、電子がエネルギーを吸収し、伝導帯にジャンプして電流を形成します。格子振動は電子移動を助け、抵抗を減少させ、温度が上昇すると、バンドギャップ幅が減少します。キャリア濃度の増加は、抵抗が負の温度係数で変化することにつながります。加熱メカニズムの観点から見ると、ジュール熱の法則に従い、電流がシリコンカーバイドロッドを通過すると、キャリアと格子の衝突によって熱が発生します。
動作中、異なる温度段階で異なる特性を示します。抵抗は室温から400℃までゆっくりと減少し、400〜700℃で抵抗が大幅に減少し、酸化速度が加速するため、急速な温度上昇が必要です。700℃以上では、表面に緻密な二酸化ケイ素保護膜が形成され、酸化速度が遅くなり、安定した動作領域に入ります。電力の安定性を確保するために、温度に応じて電圧をリアルタイムで調整するために、調整可能な変圧器またはサイリスタ電力レギュレータが必要です。さらに、シリコンカーバイドロッドの高い熱伝導率により、その熱が表面にすばやく伝達され、放射と対流によって加熱対象物を加熱します。表面に自己生成された二酸化ケイ素保護膜は、酸素の浸透を防ぎ、耐用年数を延ばすことができます。ただし、抵抗が異常に増加した場合、熱応力によって機械的破壊が発生したり、化学的腐食によって酸化膜が破壊されたりすると、シリコンカーバイドロッドは故障します。
