第十一章-半導(dǎo)體光電子器件講解

第十一章半導(dǎo)體光電子器件原子核電子高能級(jí)低能級(jí)孤立原子的能級(jí)圍繞原子核旋轉(zhuǎn)的電子能量不能任意取值，只能取特定的離散值(離散軌道)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為電子能量的量子化。電子優(yōu)先搶占低能級(jí)半導(dǎo)體的能帶在大量原子相互靠近形成半導(dǎo)體晶體時(shí)，由于半導(dǎo)體晶體內(nèi)部電子的共有化運(yùn)動(dòng)，使孤立原子中離散能級(jí)變成能帶。在晶體物理中，通常把這種形成共價(jià)鍵的價(jià)電子所占據(jù)的能帶稱(chēng)為價(jià)帶，而把價(jià)帶上面鄰近的空帶（自由電子占據(jù)的能帶）稱(chēng)為導(dǎo)帶。N個(gè)原子構(gòu)成晶體時(shí)的能級(jí)分裂N=4N=9當(dāng)N很大時(shí)能級(jí)分裂成近似連續(xù)的能帶滿帶：各個(gè)能級(jí)都被電子填滿的能帶禁帶：兩個(gè)能帶之間的區(qū)域——其寬度直接決定導(dǎo)電性能帶的分類(lèi)空帶：所有能級(jí)都沒(méi)有電子填充的能帶

價(jià)帶：由最外層價(jià)電子能級(jí)分裂后形成的能帶未被電子占滿的價(jià)帶稱(chēng)為導(dǎo)帶禁帶的寬度稱(chēng)為帶隙導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體導(dǎo)體：(導(dǎo))價(jià)帶電子絕緣體：無(wú)價(jià)帶電子禁帶太寬半導(dǎo)體：價(jià)帶充滿電子禁帶較窄外界能量激勵(lì)滿帶電子激勵(lì)成為導(dǎo)帶電子滿帶留下空穴半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)在圖中，半導(dǎo)體內(nèi)部自由運(yùn)動(dòng)的電子(簡(jiǎn)稱(chēng)自由電子)所填充的能帶稱(chēng)為導(dǎo)帶；價(jià)電子所填充的能帶稱(chēng)為價(jià)帶；導(dǎo)帶和價(jià)帶之間不允許電子填充，所以稱(chēng)為禁帶，其寬度稱(chēng)為禁帶寬度，用Eg表示，單位為電子伏特(eV)。直接帶隙與間接帶隙Ef：Fermi能級(jí)。它與物質(zhì)特性有關(guān)，它并不是物質(zhì)的實(shí)體能級(jí)，而是描述電子能量分布所用的假想能級(jí)。費(fèi)米能級(jí)

A.電子占據(jù)能量為E的狀態(tài)的幾率對(duì)一個(gè)電子而言，它具有的能量時(shí)大時(shí)小，處在經(jīng)常變化中。但是對(duì)于大量電子群體，在熱平衡狀態(tài)下，電子能量大小服從Fermi-Dirac統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律。

費(fèi)米分布函數(shù)變化曲線B.熱平衡狀態(tài)下的系統(tǒng)導(dǎo)帶和價(jià)帶具有統(tǒng)一的Fermi能級(jí)。

C.準(zhǔn)熱平衡狀態(tài)

在非熱平衡時(shí)，導(dǎo)帶和價(jià)帶之間不存在統(tǒng)一的Fermi能級(jí)。然而，如果向能帶注入的載流子速率不太大時(shí)，則每個(gè)能帶中的載流子仍處在準(zhǔn)平衡狀態(tài)，可以用各自的Fermi能級(jí)來(lái)描述導(dǎo)帶和價(jià)帶的載流子分布，亦稱(chēng)準(zhǔn)Fermi能級(jí)。

：導(dǎo)帶中的Fermi能級(jí)。導(dǎo)帶中能級(jí)被電子占據(jù)的幾率。

：價(jià)帶中的Fermi能級(jí)。導(dǎo)帶中能級(jí)被電子占據(jù)的幾率。

本征半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體

半導(dǎo)體的能帶和電子分布

PN結(jié)的能帶和電子分布

根據(jù)量子統(tǒng)計(jì)理論，在熱平衡狀態(tài)下，能量為E的能級(jí)被電子占據(jù)的概率為費(fèi)米分布

式中，k為波茲曼常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度。Ef稱(chēng)為費(fèi)米能級(jí)，用來(lái)描述半導(dǎo)體中各能級(jí)被電子占據(jù)的狀態(tài)。在費(fèi)米能級(jí)，被電子占據(jù)和空穴占據(jù)的概率相同。

一般狀態(tài)下，本征半導(dǎo)體的電子和空穴是成對(duì)出現(xiàn)的，用Ef位于禁帶中央來(lái)表示，見(jiàn)圖(a)。在本征半導(dǎo)體中摻入施主雜質(zhì)，稱(chēng)為N型半導(dǎo)體，見(jiàn)圖(b)。在本征半導(dǎo)體中，摻入受主雜質(zhì)，稱(chēng)為P型半導(dǎo)體，見(jiàn)圖(c)。

硅的晶格結(jié)構(gòu)硅的晶格結(jié)構(gòu)(平面圖)本征半導(dǎo)體材料Si電子和空穴是成對(duì)出現(xiàn)的受熱時(shí)，Si電子受到熱激勵(lì)躍遷到導(dǎo)帶，導(dǎo)致電子和空穴成對(duì)出現(xiàn)。此時(shí)外加電場(chǎng)，發(fā)生電子/空穴移動(dòng)導(dǎo)電。導(dǎo)帶EC價(jià)帶EV電子躍遷帶隙Eg

=1.1eV電子態(tài)數(shù)量空穴態(tài)數(shù)量電子濃度分布空穴濃度分布空穴電子本征半導(dǎo)體的能帶圖電子向?qū)кS遷相當(dāng)于空穴向價(jià)帶反向躍遷Ef－電子或空隙的濃度為:其中為材料的特征常數(shù)T為絕對(duì)溫度kB

為玻耳茲曼常數(shù),h為普朗克常數(shù)me

電子的有效質(zhì)量mh

空穴的有效質(zhì)量Eg帶隙能量本征載流子濃度例：在300K時(shí)，GaAs的電子靜止質(zhì)量為m=9.11×10-31kg，

me=0.068m=6.19×10-32kg

mh=0.56m=5.1×10-31kg

Eg=1.42eV

可根據(jù)上式得到本征載流子濃度為2.62×1012m-3非本征半導(dǎo)體材料：n型第V族元素(如磷P,砷As,銻Sb)摻入Si晶體后，產(chǎn)生的多余電子受到的束縛很弱，只要很少的能量DED(0.04~0.05eV)就能讓它掙脫束縛成為自由電子。這個(gè)電離過(guò)程稱(chēng)為雜質(zhì)電離。As除了用4個(gè)價(jià)電子和周?chē)腟i建立共價(jià)鍵之外，還剩余一個(gè)電子As+導(dǎo)帶EC價(jià)帶EV施主能級(jí)電子能量電子濃度分布空穴濃度分布施主能級(jí)施主雜質(zhì)電離使導(dǎo)帶電子濃度增加N型材料，施主能級(jí)第V族元素稱(chēng)為施主雜質(zhì)，被它束縛住的多余電子所處的能級(jí)稱(chēng)為施主能級(jí)。由于施主能級(jí)上的電子吸收少量的能量DED后可以躍遷到導(dǎo)帶，因此施主能級(jí)位于離導(dǎo)帶很近的禁帶。Ef非本征半導(dǎo)體材料：p型由于B只有3個(gè)價(jià)電子，因此B和周?chē)?個(gè)Si的共價(jià)鍵還少1個(gè)電子B容易搶奪周?chē)鶶i原子的電子成為負(fù)離子并產(chǎn)生多余空穴B–第III族元素(如銦In,鎵Ga,鋁Al)摻入Si晶體后，產(chǎn)生多余的空穴，它們只受到微弱的束縛，只需要很少的能量DEA<Eg

就可以讓多余孔穴自由導(dǎo)電。導(dǎo)帶EC價(jià)帶EV受主能級(jí)電子能量電子濃度分布空穴濃度分布受主能級(jí)受主能級(jí)電離使導(dǎo)帶空穴濃度增加P型材料，受主能級(jí)第III族元素容易搶奪Si的電子而被稱(chēng)為受主雜質(zhì)。被它束縛的空穴所處的能級(jí)稱(chēng)為受主能級(jí)EA。當(dāng)空穴獲得較小的能量DEA之后就能擺脫束縛，反向躍遷到價(jià)帶成為導(dǎo)電空穴。因此，受主能級(jí)位于靠近價(jià)帶EV的禁帶中。Ef

PN結(jié)耗盡層（a）P-N結(jié)內(nèi)載流子運(yùn)動(dòng)；

P區(qū)PN結(jié)空間電荷區(qū)N區(qū)內(nèi)部電場(chǎng)

擴(kuò)散

漂移

在P型和N型半導(dǎo)體組成的PN結(jié)界面上，由于存在多數(shù)載流子(電子或空穴)的梯度，因而產(chǎn)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，形成內(nèi)部電場(chǎng)，見(jiàn)圖(a)。

(b)零偏壓時(shí)P-N結(jié)的能帶傾斜圖；勢(shì)壘能量EpcP區(qū)EncEfEpvN區(qū)Env

內(nèi)部電場(chǎng)產(chǎn)生與擴(kuò)散相反方向的漂移運(yùn)動(dòng)，直到P區(qū)和N區(qū)的Ef相同，兩種運(yùn)動(dòng)處于平衡狀態(tài)為止，結(jié)果能帶發(fā)生傾斜，見(jiàn)圖4.5(b)。耗盡區(qū)擴(kuò)散電子pn結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)PN結(jié):---+++U電勢(shì)pnEf1.濃度的差別導(dǎo)致載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)2.內(nèi)建電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)導(dǎo)致載流子做反向漂移運(yùn)動(dòng)P-N結(jié)施加反向電壓VCC當(dāng)PN結(jié)兩端加上反向偏置電壓時(shí)，耗盡區(qū)加寬，勢(shì)壘加強(qiáng)。(a)反向偏壓使耗盡區(qū)加寬少數(shù)載流子漂移U擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)被抑制只存在少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)P-N結(jié)施加正向電壓VCC當(dāng)PN結(jié)兩端加上正向偏置電壓時(shí)，產(chǎn)生與內(nèi)部電場(chǎng)相反方向的外加電場(chǎng)，耗盡區(qū)變窄，勢(shì)壘降低。使N區(qū)的電子向P區(qū)運(yùn)動(dòng)，P區(qū)的空穴向N區(qū)運(yùn)動(dòng)。少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合，產(chǎn)生光輻射。(b)正向偏壓使耗盡區(qū)變窄耗盡區(qū)變窄Upnpn擴(kuò)散>漂移hfhfEfEpcEpfEpvEncnEnv電子，空穴內(nèi)部電場(chǎng)外加電場(chǎng)(c)正向偏壓下P-N結(jié)能帶圖

在PN結(jié)上施加正向電壓，產(chǎn)生與內(nèi)部電場(chǎng)相反方向的外加電場(chǎng)，結(jié)果能帶傾斜減小，擴(kuò)散增強(qiáng)。電子運(yùn)動(dòng)方向與電場(chǎng)方向相反，便使N區(qū)的電子向P區(qū)運(yùn)動(dòng)，P區(qū)的空穴向N區(qū)運(yùn)動(dòng)，最后在PN結(jié)形成一個(gè)特殊的增益區(qū)。增益區(qū)的導(dǎo)帶主要是電子，價(jià)帶主要是空穴，結(jié)果獲得粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，見(jiàn)圖4.5(c)。外加電場(chǎng)注入載流子粒子數(shù)反轉(zhuǎn)載流子復(fù)合發(fā)光電致發(fā)光正向偏壓使pn節(jié)形成一個(gè)增益區(qū)：-導(dǎo)帶主要是電子，價(jià)帶主要是空穴，實(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)-大量的導(dǎo)帶電子和價(jià)帶的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射光pn外加正偏壓注入載流子粒子數(shù)反轉(zhuǎn)載流子復(fù)合發(fā)光hv光電效應(yīng)半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)是指如下這種情況：光照射到半導(dǎo)體的P-N結(jié)上，若光子能量足夠大，則半導(dǎo)體材料中價(jià)帶的電子吸收光子的能量，從價(jià)帶越過(guò)禁帶到達(dá)導(dǎo)帶，在導(dǎo)帶中出現(xiàn)光電子，在價(jià)帶中出現(xiàn)光空穴，即光電子—空穴對(duì)，又稱(chēng)光生載流子。當(dāng)光照射在某種材料制成的半導(dǎo)體光電二極管上時(shí)，若有光電子—空穴對(duì)產(chǎn)生，顯然必須滿足如下關(guān)系，即λc稱(chēng)為截止波長(zhǎng)，fc稱(chēng)為截止頻率。存在的問(wèn)題：增益區(qū)太厚(1~10mm)，很難把載流子約束在相對(duì)小的區(qū)域，無(wú)法形成較高的載流子密度無(wú)法對(duì)產(chǎn)生的光進(jìn)行有效約束同質(zhì)pn結(jié)：兩邊采用相同的半導(dǎo)體材料進(jìn)行不同的摻雜構(gòu)成的pn結(jié)特點(diǎn)：-同質(zhì)結(jié)兩邊具有相同的帶隙結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能-pn結(jié)區(qū)的完全由載流子的擴(kuò)散形成pn同質(zhì)pn結(jié)

折射率電子能量有源區(qū)注入電子電子勢(shì)壘電子-空穴復(fù)合注入空穴空穴勢(shì)壘波導(dǎo)區(qū)異質(zhì)結(jié)：為提高輻射功率，需要對(duì)載流子和輻射光產(chǎn)生有效約束1.不連續(xù)的帶隙結(jié)構(gòu)2.折射率不連續(xù)分布－－－++典型的GaAlAs雙異質(zhì)結(jié)不連續(xù)的帶隙結(jié)構(gòu)加強(qiáng)對(duì)載流子的束縛不連續(xù)分布的折射率加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)生光子的約束三種躍遷：

自發(fā)發(fā)射、受激吸收和受激發(fā)射hE2E1自發(fā)發(fā)射躍遷E2E1受激吸收躍遷hhE2E1受激發(fā)射躍遷hh受激發(fā)射的光子與原光子具有相同的波長(zhǎng)、相位和傳播方向自發(fā)輻射發(fā)射光子的頻率自發(fā)輻射的特點(diǎn)如下：①這個(gè)過(guò)程是在沒(méi)有外界作用的條件下自發(fā)產(chǎn)生的，是自發(fā)躍遷。②輻射光子的頻率亦不同，頻率范圍很寬。③電子的發(fā)射方向和相位也是各不相同的，是非相干光。受激吸收物質(zhì)在外來(lái)光子的激發(fā)下，低能級(jí)上的電子吸收了外來(lái)光子的能量，而躍遷到高能級(jí)上，這個(gè)過(guò)程叫做受激吸收。受激吸收的特點(diǎn)如下。①這個(gè)過(guò)程必須在外來(lái)光子的激發(fā)下才會(huì)產(chǎn)生，因此是受激躍遷。②外來(lái)光子的能量要等于電子躍遷的能級(jí)之差。③受激躍遷的過(guò)程不是放出能量，而是消耗外來(lái)光能。受激輻射處于高能級(jí)E2的電子，當(dāng)受到外來(lái)光子的激發(fā)而躍遷到低能級(jí)E1時(shí)，放出一個(gè)能量為hf的光子。由于這個(gè)過(guò)程是在外來(lái)光子的激發(fā)下產(chǎn)生的，因此叫做受激輻射。受激輻射的特點(diǎn)如下。①外來(lái)光子的能量等于躍遷的能級(jí)之差。②受激過(guò)程中發(fā)射出來(lái)的光子與外來(lái)光子不僅頻率相同，而且相位、偏振方向和傳播方向都相同，因此稱(chēng)它們是全同光子。③這個(gè)過(guò)程可以使光得到放大。

受激輻射光的頻率、相位、偏振態(tài)和傳播方向與入射光相同，這種光稱(chēng)為相干光。

自發(fā)輻射光是由大量不同激發(fā)態(tài)的電子自發(fā)躍遷產(chǎn)生的，其頻率和方向分布在一定范圍內(nèi)，相位和偏振態(tài)是混亂的，這種光稱(chēng)為非相干光。物體成為發(fā)光體需要光輻射>光吸收激光器的工作原理激光器是指能夠產(chǎn)生激光的自激振蕩器。要使得光產(chǎn)生振蕩，必須先使光得到放大，而產(chǎn)生光放大的前提，由前面的討論可知，是物質(zhì)中的受激輻射必須大于受激吸收。受激輻射是產(chǎn)生激光的關(guān)鍵。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布與光放大之間的關(guān)系在熱平衡條件下，物質(zhì)不可能有光放大作用要想物質(zhì)能夠產(chǎn)生光的放大，就必須使受激輻射作用大于受激吸收作用，也就是必須使N2>N1。這種粒子數(shù)一反常態(tài)的分布，稱(chēng)為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)是使物質(zhì)產(chǎn)生光放大的必要條件。將處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)的物質(zhì)稱(chēng)為增益物質(zhì)或激活物質(zhì)。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)

1.粒子數(shù)正常分布狀態(tài)

設(shè)在單位物質(zhì)中，處于低能級(jí)E1和處于高能級(jí)E2(E2>E1)的電子數(shù)分別為N1和N2。當(dāng)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)時(shí)，存在下面的分布式中，k=1.381×10-23J/K，為波爾茲曼常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度。由于(E2-E1)>0，T>0，所以在這種狀態(tài)下，總是N1>N2。這是因?yàn)殡娮涌偸鞘紫日紦?jù)低能量的軌道。

受激吸收和受激輻射的速率分別比例于N1和N2，且比例系數(shù)(吸收和輻射的概率)相等。如果N1>N2，即受激吸收大于受激輻射。當(dāng)光通過(guò)這種物質(zhì)時(shí)，光強(qiáng)按指數(shù)衰減，這種物質(zhì)稱(chēng)為吸收物質(zhì)。如果N2>N1，即受激輻射大于受激吸收，當(dāng)光通過(guò)這種物質(zhì)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生放大作用，這種物質(zhì)稱(chēng)為激活物質(zhì)。

N2>N1的分布，和正常狀態(tài)(N1>N2)的分布相反，所以稱(chēng)為粒子(電子)數(shù)反轉(zhuǎn)分布。2.粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài) 為了使物質(zhì)發(fā)光，就必須使其內(nèi)部的自發(fā)輻射和/或受激輻射幾率大于受激吸收的幾率。 有多種方法可以實(shí)現(xiàn)能級(jí)之間的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)，這些方法包括光激勵(lì)方法、電激勵(lì)方法等。激光器的基本組成激光振蕩器必須包括以下三個(gè)部分：能夠產(chǎn)生激光的工作物質(zhì)，能夠使工作物質(zhì)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)的泵浦源，能夠完成頻率選擇及反饋?zhàn)饔玫墓鈱W(xué)諧振腔。光學(xué)諧振腔1.將工作物質(zhì)置于光學(xué)諧振腔(F-P腔)2.光的產(chǎn)生及方向選擇

1)少數(shù)載流子的自發(fā)輻射產(chǎn)生光子

2)偏離軸向的光子產(chǎn)生后穿出有源區(qū)，得不到放大

3)軸向傳播的光子引發(fā)受激輻射，產(chǎn)生大量相干光子3.通過(guò)來(lái)回反射，特定波長(zhǎng)的光最終得到放大，并被輸出法布里－珀羅(F-P)諧振腔100%90%受激發(fā)射和受激吸收受激發(fā)射----能量等于導(dǎo)帶和價(jià)帶能級(jí)差的光所激發(fā)而發(fā)出與之同頻率、同相位的光；受激吸收----當(dāng)晶體中有光場(chǎng)存在時(shí)，處在低能帶某能級(jí)上的電子在入射光場(chǎng)的作用下，吸收一個(gè)光子而躍遷到高能帶某能級(jí)上。在這個(gè)過(guò)程中能量保持守恒。受激吸收的概率與受激發(fā)射的概率相同。當(dāng)有入射光場(chǎng)存在時(shí)，受激吸收過(guò)程與受激發(fā)射過(guò)程同時(shí)發(fā)生，哪個(gè)過(guò)程是主要的，取決于電子密度在兩個(gè)能帶上的分布。若高能帶上電子密度高于低能帶上的電子密度，則受激發(fā)射是主要的，反之受激吸收是主要的。激光器工作在正向偏置下，當(dāng)注入正向電流時(shí)，高能帶中的電子密度增加，這些電子自發(fā)地由高能帶躍遷到低能帶發(fā)出光子，形成激光器中初始的光場(chǎng)。在這些光場(chǎng)作用下，受激發(fā)射和受激吸收過(guò)程同時(shí)發(fā)生，受激發(fā)射和受激吸收發(fā)生的概率相同。LD發(fā)射激光的

首要條件---粒子數(shù)反轉(zhuǎn)另一個(gè)條件是半導(dǎo)體激光器中必須存在光學(xué)諧振腔，并在諧振腔里建立起穩(wěn)定的振蕩。有源區(qū)里實(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)后，受激發(fā)射占據(jù)了主導(dǎo)地位，但是，激光器初始的光場(chǎng)來(lái)源于導(dǎo)帶和價(jià)帶的自發(fā)輻射，頻譜較寬，方向也雜亂無(wú)章。為了得到單色性和方向性好的激光輸出，必須構(gòu)成光學(xué)諧振腔。LD發(fā)射激光的

第二個(gè)條件---光學(xué)諧振腔法布里-珀羅（Fabry-Perot）光學(xué)諧振器鍍有反射鏡面的光學(xué)諧振腔只有在特定的頻率內(nèi)能夠儲(chǔ)存能量，這種諧振腔就叫做法布里-珀羅（Fabry-Perot）光學(xué)諧振器。它把光束閉鎖在腔體內(nèi)，使之來(lái)回反饋。當(dāng)諧振腔內(nèi)的前向和后向光波發(fā)生相干時(shí)，就保持振蕩，形成和腔體端面平行的等相面駐波。此時(shí)的增益就是激光器的閾值增益，達(dá)到該增益所要求的注入電流稱(chēng)作閾值電流。光在諧振腔里建立穩(wěn)定振蕩的條件

與電諧振一樣，光也有諧振。要使光在諧振腔里建立起穩(wěn)定的振蕩，必須滿足一定的相位條件和閾值條件。相位條件---使諧振腔內(nèi)的前向和后向光波發(fā)生相干；閾值條件---使腔內(nèi)獲得的光功率正好與腔內(nèi)損耗相抵消。只有諧振腔里的光增益和損耗值保持相等，并且諧振腔內(nèi)的前向和后向光波發(fā)生相干時(shí)，才能在諧振腔的兩個(gè)端面輸出譜線很窄的相干光束。光在法布里珀羅(F-P)

諧振腔中的干涉激光器起振的相位條件-----

使諧振腔內(nèi)的前向和后向光波發(fā)生干涉多縱模(多頻)激光器

---諧振腔長(zhǎng)度L比波長(zhǎng)大很多激光器起振的閾值條件受激發(fā)射使腔體得到的增益=腔體損耗F-P光腔諧振器衰減倍數(shù)與

放大倍數(shù)

必須相等半導(dǎo)體激光器的增益頻譜g()相當(dāng)寬（約10THz），在F-P諧振腔內(nèi)同時(shí)存在著許多縱模，但只有接近增益峰的縱模變成主模。在理想條件下，其它縱模不應(yīng)該達(dá)到閾值，因?yàn)樗鼈兊脑鲆婵偸潜戎髂Ｐ?。?shí)際上，增益差相當(dāng)小，主模兩邊相鄰的一、二個(gè)模與主模一起攜帶著激光器的大部分功率。這種激光器就稱(chēng)作多模半導(dǎo)體激光器。激光器增益譜和損耗曲線

閾值增益為兩曲線相交時(shí)的增益值激光器

起振閾值條件

的簡(jiǎn)化描述例題激光器光腔越長(zhǎng)，模式越多小結(jié)

---光在諧振腔里建立穩(wěn)定振蕩的條件在半導(dǎo)體激光器里，由兩個(gè)起反射鏡作用的晶體解理面構(gòu)成的法布里珀羅諧振腔，它把光束閉鎖在腔體內(nèi)，使之來(lái)回反饋。當(dāng)受激發(fā)射使腔體得到的放大增益等于腔體損耗時(shí)（閾值條件），并且諧振腔內(nèi)的前向和后向光波發(fā)生相干時(shí)（相干條件），就保持振蕩，形成等相面和腔體端面平行的駐波，然后穿透諧振腔的兩個(gè)端面，輸出譜線很窄的相干光束。LD的工作原理

同質(zhì)結(jié)構(gòu)只有一個(gè)簡(jiǎn)單P-N結(jié)，且P區(qū)和N區(qū)都是同一物質(zhì)的半導(dǎo)體激光器。該激光器閾值電流密度太大，工作時(shí)發(fā)熱非常嚴(yán)重，只能在低溫環(huán)境、脈沖狀態(tài)下工作。為了提高激光器的功率和效率，降低同質(zhì)結(jié)激光器的閾值電流，人們研究出了異質(zhì)結(jié)的半導(dǎo)體激光器。同質(zhì)結(jié)構(gòu)LD異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器為了提高LD的功率和效率，降低同質(zhì)結(jié)LD的閾值電流，人們研究出了異質(zhì)結(jié)LD所謂“異質(zhì)結(jié)”，就是由兩種不同材料（例如GaAs和GaAlAs）構(gòu)成的P-N結(jié)。在雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)中，有三種材料，有源區(qū)被禁帶寬度大、折射率較低的介質(zhì)材料包圍。這種結(jié)構(gòu)形成了一個(gè)像光纖波導(dǎo)的折射率分布，限制了光波向外圍的泄漏，使閾值電流降低，發(fā)熱現(xiàn)象減輕，可在室溫狀態(tài)下連續(xù)工作。為進(jìn)一步降低閾值電流，提高發(fā)光效率，提高與光纖的耦合效率，常常使有源區(qū)尺寸盡量減小，通常w=10m，d=0.2m,L=100~400m同質(zhì)結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)LD能級(jí)圖及光子密度分布的比較分布反饋激光器(DFB)DFB激光器是單縱模(SLM)LD，即頻譜特性只有一個(gè)縱模（譜線）的LD。SLMLD與法布里-珀羅LD相比，它的諧振腔損耗與模式有關(guān)，即對(duì)不同的縱模具有不同的損耗。這是通過(guò)改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使DFBLD內(nèi)部具有一個(gè)對(duì)波長(zhǎng)有選擇性的衍射光柵，從而使只有滿足布拉格波長(zhǎng)條件的光波才能建立起振蕩。由這種激光器的增益和損耗曲線圖可見(jiàn)，增益曲線首先和模式具有最小損耗的曲線接觸的模開(kāi)始起振，并且變成主模。其它相鄰模式由于其損耗較大，不能達(dá)到閾值，因而也不會(huì)從自發(fā)輻射中建立起振蕩。SLMLD與法布里-珀羅LD相比，它的諧振腔損耗與模式有關(guān)，即對(duì)不同的縱模具有不同的損耗單縱模DFB半導(dǎo)體激光器

增益和損耗曲線DFBLD的分類(lèi)分布反饋激光器

DFB:DistributedFeedBack分布布拉格反射激光器

DBR:DistributedBraggReflectorDFBLD的諧振腔損耗與模式有關(guān)，即對(duì)不同的縱模具有不同的損耗。這是通過(guò)改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使DFBLD內(nèi)部具有一個(gè)對(duì)波長(zhǎng)有選擇性的衍射光柵，從而使只有滿足布拉格波長(zhǎng)條件的光波才能建立起振蕩。DFBLD結(jié)構(gòu)及其原理DBRLD結(jié)構(gòu)及其原理DBR激光器除有源區(qū)外，還在緊靠其右側(cè)增加了一段分布式布拉格反射器，它起著衍射光柵的作用。DBR激光器的輸出是反射光相長(zhǎng)干涉的結(jié)果。只有當(dāng)波長(zhǎng)等于兩倍光柵間距時(shí)，反射波才相互加強(qiáng)，發(fā)生相長(zhǎng)干涉。例如當(dāng)部分反射波A和B具有路程差2時(shí)，它們才發(fā)生相長(zhǎng)干涉?？烧{(diào)諧DBR激光器二段式三段式BraggSection:大范圍調(diào)節(jié)PhaseSection:精細(xì)調(diào)節(jié)調(diào)諧范圍：～10nm取樣光柵可調(diào)諧DBR激光器工作原理：結(jié)構(gòu)：調(diào)諧范圍：～100nm外腔DBR激光器：線寬幾十KHz光纖式外腔激光器：線寬～50KHz垂直腔表面發(fā)射激光器垂直腔表面發(fā)射激光器（VCSEL,VerticalCavitySurfaceEmittingLaser）顧名思義，它的光發(fā)射方向與腔體垂直，而不是像普通激光器那樣，與腔體平行。這種激光器的光腔軸線與注入電流方向相同。VCSEL激光器示意圖量子阱器件很薄的GaAs有源層夾在兩層很寬的AlGaAs半導(dǎo)體材料中，所以它是一種異質(zhì)結(jié)器件。在這種激光器中，有源層的厚度d很薄，導(dǎo)帶中的禁帶勢(shì)能把電子封閉在x方向上的一維勢(shì)能阱內(nèi)，但是在y和z方向是自由的。這種封閉呈現(xiàn)量子效應(yīng)，導(dǎo)致能帶量化分成離散值。這種狀態(tài)密度的變化，改變了自發(fā)輻射和受激發(fā)射的速率。量子阱半導(dǎo)體激光器有源層厚度僅是10nm，約為異質(zhì)結(jié)器件的1/10，所以注入電流的微小變化就可以引起輸出激光的大幅度變化。量子阱(QW)LD量子阱LD示意圖自發(fā)輻射---LED工作原理當(dāng)電子返回低能級(jí)時(shí)，它們各自獨(dú)立地分別發(fā)射一個(gè)一個(gè)的光子。因此，這些光波可以有不同的相位和不同的偏振方向，它們可以向各自方向傳播。同時(shí)，高能帶上的電子可能處于不同的能級(jí)，它們自發(fā)輻射到低能帶的不同能級(jí)上，因而使發(fā)射光子的能量有一定的差別，使這些光波的波長(zhǎng)并不完全一樣。因此，自發(fā)輻射的光是一種非相干光。面發(fā)光二極管優(yōu)點(diǎn)：LED到光纖的耦合效率高P(q)=P0cosq載流子注入25mm5mm邊發(fā)光二極管優(yōu)點(diǎn)：與面發(fā)光LED比，光出射方向性好缺點(diǎn)：需要較大的驅(qū)動(dòng)電流、發(fā)光功率低載流子注入50~70mm100~150mm30o120o面發(fā)光二極管與光纖的透鏡耦合半導(dǎo)體光放大器對(duì)于半導(dǎo)體光放大器(SOA,SemiconductorOpticalAmplifiers)的研究，早在1962年發(fā)明半導(dǎo)體激光器不久就已開(kāi)始了。然而，只有在上世紀(jì)80年代，在認(rèn)識(shí)到它將在光波系統(tǒng)中具有廣泛應(yīng)用前景的驅(qū)使下，才對(duì)SOA進(jìn)行了廣泛的研究和開(kāi)發(fā)。半導(dǎo)體光放大器的機(jī)理半導(dǎo)體光放大器的機(jī)理與激光器的相同，即通過(guò)受激發(fā)射放大入射光信號(hào)。光放大器只是一個(gè)沒(méi)有反饋的激光器，其核心是當(dāng)放大器被光或電泵浦時(shí)，使粒子數(shù)反轉(zhuǎn)獲得光增益。該增益通常不僅與入射信號(hào)的頻率（或波長(zhǎng)）有關(guān)，而且與放大器內(nèi)任一點(diǎn)的局部光強(qiáng)有關(guān)，該頻率和光強(qiáng)與光增益的關(guān)系又取決于放大器介質(zhì)。行波光放大器是一個(gè)沒(méi)有反饋的激光器。其核心是當(dāng)放大器被光或電泵浦時(shí)，使粒子數(shù)反轉(zhuǎn)獲得光增益。行波半導(dǎo)體光放大器半導(dǎo)體激光器由于在解理面存在反射，當(dāng)偏流低于閾值時(shí)是放大器。減小腔體界面反射，可使激光器變?yōu)榉糯笃鳌＿@種放大器就稱(chēng)為F-P放大器。F-PSOA的結(jié)構(gòu)和原理角度解理面或有源區(qū)傾斜結(jié)構(gòu)。在解理面處的反射光束，因角度解理面的緣故已與前向光束分開(kāi)。在大多數(shù)情況下，使用抗反射膜和有源區(qū)傾斜，可以使反射率小于<0.1%）減小反射率的方法有源區(qū)端面和解理面之間插入透明窗口區(qū)。光束在到達(dá)半導(dǎo)體和空氣界面前，在該窗口區(qū)已發(fā)散，經(jīng)界面反射的光束進(jìn)一步發(fā)散，只有極小部分光耦合進(jìn)薄的有源層。減小反射率的方法附錄資料：不需要的可以自行刪除日常設(shè)備點(diǎn)檢與潤(rùn)滑點(diǎn)檢的定義：為了維持生產(chǎn)設(shè)備原有的機(jī)能、確保設(shè)備和生產(chǎn)的順利進(jìn)行，滿足客戶(hù)的要求，按照設(shè)備的特性，通過(guò)人的“五感”和簡(jiǎn)單的工具、儀器，對(duì)設(shè)備的規(guī)定部位（點(diǎn)），按照預(yù)先設(shè)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和觀察周期，對(duì)該點(diǎn)進(jìn)行精心的、逐點(diǎn)的周密檢查，查找有無(wú)異狀的隱患和劣化，使設(shè)備的隱患和劣化能夠得到“早期發(fā)現(xiàn)、早期預(yù)防、早期修復(fù)的效果；2.點(diǎn)檢與傳統(tǒng)設(shè)備檢查的區(qū)別（1）點(diǎn)檢管理的特點(diǎn)設(shè)備點(diǎn)檢，完全改變了設(shè)備檢查的業(yè)務(wù)機(jī)構(gòu)，改變了設(shè)備傳統(tǒng)性檢查的業(yè)務(wù)層次和業(yè)務(wù)流程，創(chuàng)造了基礎(chǔ)管理的新形勢(shì)，點(diǎn)檢管理與傳統(tǒng)的設(shè)備檢查形式的不同之處做如下所述：1）體現(xiàn)了設(shè)備管理思想的更新，現(xiàn)代化的技術(shù)裝備擔(dān)負(fù)著社會(huì)大生產(chǎn)的重要使命，生產(chǎn)的產(chǎn)量、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益將完全借助與生產(chǎn)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，往往一個(gè)小的故障，將會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)化設(shè)備的全線停產(chǎn)，其損失之大不可估計(jì)；因此，實(shí)行設(shè)備點(diǎn)檢的主要目的，其實(shí)就是實(shí)現(xiàn)針對(duì)性維修；2）達(dá)到以管為主，全員參加管理的目的。3）實(shí)現(xiàn)了維修的最佳化目標(biāo)；（通過(guò)點(diǎn)檢，將設(shè)備故障消滅在萌芽狀態(tài)）4）成為了標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備基礎(chǔ)管理作業(yè)方法；（2）傳統(tǒng)設(shè)備檢查的幾種形式1）事后檢查；設(shè)備在發(fā)生突發(fā)性故障以后，為恢復(fù)其故障部位的工作性能，以決定合理的修復(fù)方案和確定具體的內(nèi)容進(jìn)行的對(duì)應(yīng)性檢查；2）巡回檢查；按照預(yù)先設(shè)定的檢查部位和主要內(nèi)容實(shí)行粗劣的巡視工作；3）計(jì)劃?rùn)z查；根據(jù)預(yù)先設(shè)定的周期和檢查項(xiàng)目對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查或?qū)Σ考M(jìn)行解體檢查；4）特殊性檢查；零部件的品質(zhì)、精度等5）法定檢查；壓力容器、起重設(shè)備等（3）點(diǎn)檢與傳統(tǒng)設(shè)備檢查的區(qū)別；設(shè)備點(diǎn)檢完全區(qū)別于傳統(tǒng)的設(shè)備檢查，他使隱患和異常都能在故障發(fā)生前得到前當(dāng)?shù)锰幚恚龅郊冉?jīng)濟(jì)，又正確，因此，設(shè)備點(diǎn)檢，其實(shí)就是預(yù)防性的主動(dòng)的設(shè)備檢查；另外“點(diǎn)檢”是一種管理制度，而傳統(tǒng)的設(shè)備檢查僅是一種進(jìn)行檢查的方法。（4）如何點(diǎn)檢？按照全員設(shè)備管理的要求，操作人員必須參與設(shè)備的維修活動(dòng)，其活動(dòng)范圍及內(nèi)容，與管轄本區(qū)域設(shè)備的點(diǎn)檢員以協(xié)議的形式確定。因此，生產(chǎn)方在進(jìn)行生產(chǎn)操作、檢查的的同時(shí)，要進(jìn)行設(shè)備的狀態(tài)檢查。日常點(diǎn)檢內(nèi)容：利用“五感”點(diǎn)檢：依靠人的五官，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)中的設(shè)備進(jìn)行良否。通常對(duì)溫度、壓力、流量、振動(dòng)、異音、動(dòng)作狀態(tài)、松動(dòng)、龜裂、異常及電器線路的損壞、熔絲熔斷、異味、泄漏、腐蝕等內(nèi)容的點(diǎn)檢。邊檢查邊清掃：清除在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的廢料（液），防止被掩埋了的設(shè)備性能劣化或損壞，此項(xiàng)工作應(yīng)在生產(chǎn)巡檢時(shí)及時(shí)進(jìn)行，按程序及時(shí)處理劣化的設(shè)備，防止故障的擴(kuò)大。做好緊固與調(diào)整：在五官點(diǎn)檢過(guò)程中，如已發(fā)現(xiàn)松動(dòng)和變化時(shí)，在確認(rèn)可以實(shí)施恢復(fù)和力所能及的前提下，應(yīng)該給予緊固和調(diào)整，并記錄在案，及時(shí)的報(bào)告和傳遞信息。日常點(diǎn)檢的方法和技巧點(diǎn)檢表的確認(rèn)：按設(shè)定的日常點(diǎn)檢表逐項(xiàng)檢查，逐項(xiàng)確認(rèn)；點(diǎn)檢結(jié)果的處理：點(diǎn)檢結(jié)果，按照固定的符號(hào)記入日常點(diǎn)檢表內(nèi)，在交接班時(shí)交代清楚并向上級(jí)匯報(bào)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的異常情況處理完畢，則要把處理過(guò)程、結(jié)果立即記入作業(yè)日志內(nèi)；對(duì)正在觀察、未處理結(jié)束的項(xiàng)目，必須連續(xù)記入符號(hào)，不能在未說(shuō)明情況下自行取消記號(hào)，每班的點(diǎn)檢結(jié)果，生產(chǎn)班組長(zhǎng)、工段長(zhǎng)都要認(rèn)真確認(rèn)、簽字；不同要求的三種點(diǎn)檢：根據(jù)不同崗位，不同要求，一般每個(gè)作業(yè)班，都要進(jìn)行三種點(diǎn)檢：靜態(tài)點(diǎn)檢：停機(jī)點(diǎn)檢，要求要做到逐項(xiàng)逐點(diǎn)進(jìn)行；動(dòng)態(tài)點(diǎn)檢：不停機(jī)點(diǎn)檢，要求要做到逐項(xiàng)逐點(diǎn)進(jìn)行；重點(diǎn)點(diǎn)檢：隨機(jī)進(jìn)行，重點(diǎn)部位認(rèn)真檢查；2）良否點(diǎn)檢在使用“五官點(diǎn)檢法”，需要判別檢查點(diǎn)良否的知識(shí)如下：振動(dòng)：人體對(duì)振動(dòng)的感覺(jué)極限，一般在適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速下，振幅在5微米時(shí)，就不容易感覺(jué)到。當(dāng)一臺(tái)19～90千瓦、3000r/min交流電機(jī)，安裝在牢固的基礎(chǔ)上，其單振幅允許在50微米以下。用手判別振動(dòng)良否，可以用一只鉛筆，筆尖放在振動(dòng)體上，如果垂直放置的鉛筆，發(fā)生激烈的上下跳動(dòng)，而且向前移動(dòng)時(shí)，就有超值的可能，需要用專(zhuān)用的“振動(dòng)儀”測(cè)定振動(dòng)值。溫度：使用溫度計(jì)在設(shè)備點(diǎn)檢過(guò)程中，往往采用手指觸摸發(fā)熱體來(lái)判別溫升值是否屬于正常，用手指觸摸判別溫度的技巧是：用食指和中指放在被測(cè)的物體上，根據(jù)手指按放以后，人能忍受時(shí)間的長(zhǎng)短，來(lái)大致判斷物體的溫度：具體參數(shù)如下，具體運(yùn)用過(guò)程要考慮到人的皮膚質(zhì)感，季節(jié)的不同：設(shè)備溫度(攝氏度）觸摸忍受時(shí)間（秒）設(shè)備溫度(攝氏度）觸摸忍受時(shí)間（秒）5060以上70253約30751.55510～12801605850.5653松動(dòng)知識(shí)：用目視觀看螺栓是否松動(dòng)，一般在緊固螺桿上總沾有油灰，在存在松動(dòng)螺栓上的油灰、形態(tài)有別于松動(dòng)的螺栓，往往會(huì)出現(xiàn)新色、脫落的痕跡；用手錘敲擊被檢查的螺栓，若敲擊聲出現(xiàn)低沉沙啞的情況，同時(shí)觀察螺栓周?chē)e油灰出現(xiàn)崩落的現(xiàn)象，基本上能判斷出是否存在松動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)存在懷疑的螺栓用扳手緊固確認(rèn)；最好在緊固螺栓時(shí)，用有色筆在螺栓和固定座之間劃一道直線，再次點(diǎn)檢時(shí)，若發(fā)現(xiàn)直線對(duì)不準(zhǔn)，說(shuō)明螺栓已經(jīng)松動(dòng)；聲音知識(shí)：對(duì)傳動(dòng)設(shè)備是否存在缺油、斷油、精度損失，可以用側(cè)聽(tīng)聲音的辦法來(lái)判別其狀態(tài)，常用的是“聽(tīng)音棒”，判斷的正確取決于各人的經(jīng)驗(yàn)。軸承：軸承的正常轉(zhuǎn)動(dòng)聲音是均勻、圓滑的轉(zhuǎn)動(dòng)聲，若出現(xiàn)周期性的金屬碰撞聲，則預(yù)示著軸承的滾道、保持架有異常，當(dāng)出現(xiàn)高頻聲，則往往是少油、缺油現(xiàn)象，結(jié)合溫升進(jìn)行綜合判斷。對(duì)電動(dòng)機(jī)的磁聲判別：正常的磁聲是連續(xù)的、輕微的、均勻的沙沙響聲，有異物進(jìn)入定轉(zhuǎn)子的間隙或偏心時(shí)，這種連續(xù)聲被破壞，不在出現(xiàn)；聽(tīng)聲時(shí)，一定要集中思想，腦子要專(zhuān)心捕捉特定頻率的聲音，這樣當(dāng)其它頻率的聲音進(jìn)入耳中時(shí)才會(huì)被濾掉。味覺(jué)知識(shí)：通常不太常用“嘗”，因要進(jìn)入口中需要特別謹(jǐn)慎，除非在特殊的場(chǎng)合，如電化學(xué)，急需鑒別酸性、堿性時(shí)，在確保對(duì)身體無(wú)害時(shí)，方可實(shí)施。引起設(shè)備故障原因分析1）造成設(shè)備性能劣化的原因；a:使用原因：設(shè)備的負(fù)荷運(yùn)行造成劣化，但運(yùn)行條件、操作方法的不同造成劣化程度不同；b：自然原因：潮濕生銹，天長(zhǎng)日久的自然磨損、變形，時(shí)效老化等；C：災(zāi)害原因：天災(zāi)、狂風(fēng)暴雨、地震等等；上述的原因引起設(shè)備的結(jié)果就出現(xiàn)了由于磨損、腐蝕等的減損，由于沖擊、疲勞等的破壞，由于原料黏附灰塵引起的污損等現(xiàn)象，直至設(shè)備原有性能不能充分發(fā)揮，這就叫做設(shè)備性能劣化；2）機(jī)能劣化：a:轉(zhuǎn)動(dòng)和滑動(dòng)部分出現(xiàn)機(jī)能劣化：磨損：由于運(yùn)動(dòng)摩擦引起接觸面的磨損；如齒輪、軸承、軸套等；損壞：由于磨損或受力作用（彎曲、剪切）而斷裂等；旋轉(zhuǎn)不好：轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活、滑動(dòng)面粗糙等造成運(yùn)動(dòng)不靈活；操作不良：操作不正確或不按操作規(guī)程操作設(shè)備，或誤操作而造成故障；異聲：由于潤(rùn)滑不良或異物落入造成轉(zhuǎn)動(dòng)部位發(fā)生異聲；振動(dòng)：轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)部位各種異常振動(dòng)；漏油：潤(rùn)滑部位出現(xiàn)泄漏；b:固定部分機(jī)能劣化現(xiàn)象和原因：松弛脫落：連接部位螺釘出現(xiàn)松弛和脫落；變形斷開(kāi)：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件變形或切斷、折損等現(xiàn)象；腐蝕、龜裂、受腐部位或構(gòu)件龜裂；c:電器部分劣化現(xiàn)象和原因：電器燒損、絕緣不良等；線路接點(diǎn)的短路或斷路；電器整流不良；電參數(shù)的漂移；設(shè)備出現(xiàn)劣化，原因較多，除了上述的原因，還可能有工藝熔損、機(jī)件或其它部分出現(xiàn)剝落或破斷造成設(shè)備故障；（3）上述原因從設(shè)備本體質(zhì)量、維修質(zhì)量、點(diǎn)檢質(zhì)量和操作保養(yǎng)等方面來(lái)分析，這些原因又可歸納為以下四個(gè)方面：1）設(shè)備本身原因：設(shè)備本體素質(zhì)不高，設(shè)計(jì)不合理，機(jī)件強(qiáng)度不夠，形狀結(jié)構(gòu)不良，使用材料不當(dāng)，零部件性能低下，集體剛性欠佳造成斷裂、疲勞和蠕變等現(xiàn)象。2）日常維護(hù)的原因：點(diǎn)檢、維護(hù)質(zhì)量不高，污垢異物混入機(jī)內(nèi)，設(shè)備潤(rùn)滑不良。緊固不良、絕緣接觸不良，造成機(jī)件性能低下，機(jī)件配合松動(dòng)，短路、得不到及時(shí)改善和調(diào)整等現(xiàn)象。3）修理質(zhì)量的原因：維修質(zhì)量低劣，修后設(shè)備安裝不好，零配件配合不良，裝配粗糙，組裝精度不高，選擇配合不合要求，造成偏心，中心失常、振動(dòng)、平衡不佳等現(xiàn)象；4）操作及其它原因：操作水平低、操作保養(yǎng)質(zhì)量差，超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，工藝調(diào)整不良，誤操作，拼設(shè)備、不清掃、溫濕控制差，欠保養(yǎng)，風(fēng)沙、浸水、地震，造成設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)失常等現(xiàn)象。設(shè)備潤(rùn)滑常識(shí)一、使用潤(rùn)滑油過(guò)程中油品變黑是否正常?答：油品發(fā)黑原因有三：

(一)潤(rùn)滑油變質(zhì)，(二)零件磨損，(三)雜質(zhì)進(jìn)入油箱，如果使用過(guò)程中無(wú)雜質(zhì)進(jìn)入油箱，則可以認(rèn)為潤(rùn)滑油本身質(zhì)量有問(wèn)題，應(yīng)更換油的品牌，潤(rùn)滑油使用一段時(shí)間后顏色略有加深屬正常，但不應(yīng)變得很黑。二、舊設(shè)備可以用差一些的油?

答：一般情況下，設(shè)備的磨損件是經(jīng)過(guò)表面處理的，因此零件表面硬度較高，不易磨損，但零件內(nèi)部較軟，舊設(shè)備有的零件表面已有磨損，因此用較差潤(rùn)滑油更會(huì)加速零件的磨損。我們建議不要用較低級(jí)的或較差的潤(rùn)滑油。三、為什么其他油品不能代替齒輪油?

答：我們發(fā)現(xiàn)個(gè)別用戶(hù)有用抗磨液壓油、導(dǎo)軌油、汽輪機(jī)油（透平油）或普通機(jī)械油代替齒輪油的現(xiàn)象。這都是不正確的，因?yàn)檎麄€(gè)機(jī)器的動(dòng)力都是通過(guò)齒輪變速傳動(dòng)的，齒輪齒面上的嚙合線承受了巨大的負(fù)荷，要求潤(rùn)滑油有極壓性，而其他油品不含極壓添加劑，起不到保護(hù)齒面的作用，因此會(huì)導(dǎo)致齒面產(chǎn)生點(diǎn)蝕、斷裂等現(xiàn)象。四、只要粘度相同，不同類(lèi)型齒輪油可以相互替代?

答：不可