熱擴散技術主要有替位式擴散和間隙式擴散兩種。雜質通過替位式擴散的擴散速度慢、需要的擴散溫度高，但是可精確控制p-n結的深度和摻雜濃度；Si中硼、磷等雜質的擴散就屬於替位式擴散。雜質的間隙式擴散（如金在Si中的擴散）的擴散速度很快，擴散溫度較低一些。
基本介紹
- 中文名：熱擴散技術
- 外文名：Thermal Diffusion
- 別稱：高溫擴散技術
- 屬於：微電子工藝
- 分類：替位式擴散和間隙式擴散
- 學科：電子技術
簡介,擴散機理,用於氣體流量計算的熱擴散技術,
簡介
熱擴散技術是一種從1988年起才得以套用的高溫表面變質處理技術。採用這種技術可在鋼、鎳合金、鑽合金及硬質合金等含碳材料(最低含碳量為0.3%)表面形成一層很薄的碳化層，使被處理材料表面得以顯著硬化。經熱擴散處理過的材料硬度高，並具有極好的抗磨損性和抗氧化性。使用這種技術可使飯金沖模、成形刀具、輥軋成形工具等的使用壽命提高30倍。
在熱擴散處理過程中，將零件浸人到889~1056℃熔化狀態下的鹽浴中1~8h，這個溫度範圍適用於淬硬大多數牌號的低合金鋼和工具鋼。彌散在鹽浴中的碳化成分與材料基體中所含的碳原子相結合，通過碳和氮的擴散，在材料基體表面上形成一層結構緻密、無氣孔的碳化層。該碳化層通過擴散而非塗覆冶金粘接在材料基體表面上。
在對零件進行熱擴散處理之前，應對其進行預熱處理以使其變形最小，然後將其在所用材料的奧氏體化溫度下進行熱擴散處理。熱擴散處理完成之後，將零件放置在空氣或鹽浴中冷卻，以淬硬基體材料。接著，對零件進行適當的回火處理。奧氏體化溫度高於1056℃的鋼應在真空或保護鹽浴中進行後處理，這樣可使基體材料在熱擴散處理後具有足夠的硬度。經熱擴散處理後在表面形成了碳化釩層，其表面硬度的維氏硬度值可達3200~3800的，而大多數用作刀具的硬質合金的維氏硬度值一般在1800左右。
擴散機理
擴散原理： 當環境溫度升高時，基底材料的原子在平衡格點附近振動，它們當中有的會獲得足夠的能量而離開平衡格點，成為處於填隙狀態的原子，同時在原格點上產生空位。當臨近的雜質原子或基質原子遷移到空位時，發生空位擴散，如果遷移原子是基質原子，則稱為自擴散行為，若是遷移原子是雜質原子，則稱為雜質的擴散行為。
用於氣體流量計算的熱擴散技術
涉及氣體的流量計算通常採用的是機械式的測量手段，它是一種被動的流量檢測方法。其缺點是過於機械，容易受磨損、破裂的影響，測量元件附近的密封處經常受腐蝕或高壓影響而容易發生泄漏;高粘度和介質中的微粒可能造成元件的污損，所有這些都能產生較大的測量誤差，不僅影響效率，而且造成嚴重的資源浪費。近年來，熱擴散技術的發展使得氣體的流量計算水平有了很大的提高，熱擴散設計是結合了熱動力技未和電子技術的可行的綜合性方法，熱擴散技術是一種固定式的測量手段，它是一種主動的流量檢測技術，不僅克服了上述機械式的缺點，而且可精確測量氣體的質量流量。美國FCI以最新熱擴散技術生產的氣體質量流量計可以形象地稱為“裝上後即可撒手不管”的技術。它擁有無可比擬的優點:
★所有元件均無活動部件，不致於因磨損、沉積、堵塞而發生故降；
★感測頭可未用316不鏽鋼或更好的合金材桿，無需密封，不會發生腐蝕，也不必擔心高粘度和介質中的微粒對元件的污損；
★可精確測量氫氣、氯氣、火炬氣等單一組份或多組份氣體的瞬時、累積質量流量；
★連線件適用範圍廣，可安裝於1/8英寸到30英尺的各種管道；
★高量程比，量程調節能力最大可達1000:1；
★很寬的工作溫度範圍；
★對很危險的套用環境，可用NEMA7或EX的防爆封裝；
★電子器件設計靈活，能在現場適應絕大部分處理要求；
★FCI的產品滿足FM、CSA、CENELEC和CEMark等多種認證。FCI的熱擴散技術還用於流量開關、液位/界面控制器。全系列的熱擴散技術產品廣泛套用於採油、煉油、化工、醫藥食品、造紙工業、環境保護、火電廠、污水處理廠、航天工業、核電站等生產環境。
