Zasada działania elementów grzewczych SIC

  Zasada działania prętów węglowo-krzemowych opiera się na właściwościach półprzewodnikowych oraz fizycznych i chemicznych właściwościach ich głównego surowca, węglika krzemu o wysokiej czystości. Z punktu widzenia przewodnictwa, węglik krzemu jest półprzewodnikiem o szerokiej przerwie energetycznej. W temperaturze pokojowej występuje niewiele nośników swobodnych i wysoka rezystancja. Po włączeniu zasilania elektrony absorbują energię i przeskakują do pasma przewodzenia, tworząc prąd. Drgania sieci krystalicznej wspomagają migrację elektronów w celu zmniejszenia rezystancji, a gdy temperatura wzrasta, szerokość przerwy energetycznej maleje. Wzrost koncentracji nośników powoduje, że rezystancja zmienia się z ujemnym współczynnikiem temperaturowym. Pod względem mechanizmu grzania, zgodnie z prawem Joule'a, gdy prąd przepływa przez pręt węglowo-krzemowy, zderzenie między nośnikiem a siecią krystaliczną generuje ciepło.
  Podczas procesu pracy różne etapy temperatury wykazują różne charakterystyki: rezystancja powoli maleje od temperatury pokojowej do 400℃; rezystancja znacznie maleje od 400-700℃, a tempo utleniania przyspiesza, co wymaga szybkiego wzrostu temperatury, aby to pokonać; powyżej 700℃ na powierzchni tworzy się gęsta ochronna warstwa dwutlenku krzemu, tempo utleniania zwalnia i wchodzi w stabilny obszar pracy. Aby zapewnić stabilność zasilania, wymagany jest regulowany transformator lub regulator mocy tyrystorowej do regulacji napięcia w czasie rzeczywistym w zależności od temperatury. Ponadto wysoka przewodność cieplna pręta węglowo-krzemowego pozwala na szybkie przenoszenie ciepła na powierzchnię, ogrzewając w ten sposób ogrzewany obiekt poprzez promieniowanie i konwekcję. Samoczynnie generowana ochronna warstwa dwutlenku krzemu na jego powierzchni może zapobiegać przenikaniu tlenu i wydłużać jego żywotność. Jednak gdy rezystancja wzrasta w sposób nieprawidłowy, naprężenia termiczne powodują pęknięcia mechaniczne lub korozja chemiczna niszczy warstwę tlenkową, pręt węglowo-krzemowy ulega awarii.