Povijest LED-ova: Losev sjaj

Ime Oleg Vladimirovič Losev danas je poznato samo uskom krugu stručnjaka. Šteta: njegov doprinos znanosti, razvoju radiotehnike je takav da ovom asketskom znanstveniku daje pravo na zahvalnu uspomenu na njegove potomke.

Učenik petog razreda prave škole predrevolucionarnog Tvera Oleg Losev mirno je tu večer progovorio u svom polutajnom kućnom radio laboratoriju, koji je opremio novcem uštedenim od školskih doručaka i napravio još jedan električni šalter. I nitko nije mogao pomisliti da se u skromnom pristojnom dječaku koji se isticao među razrednicima dubokog razumijevanja fizike, ljubavi prema eksperimentu, formira osobnost svrhovitog istraživača.

Sve je počelo javnim predavanjem o bežičnoj telegrafiji, kako su u to vrijeme zvali radio, koje je održao voditelj prijemne stanice Tver B. M. Leshchinsky. S četrnaest godina, Oleg Losev donosi konačni izbor: njegov poziv je radio inženjerstvo.

Za Loseva se slučajni cestovni susret s najvećim radio specijalcem tog vremena, profesorom V. K. Lebedinskim, pokazao kao velika životna sreća. U kolima gradskog vlaka, časni znanstvenik i entuzijastični mladić sreli su se i zauvijek postali prijatelji. Oleg je često posjećivao radio-stanicu Tver za međunarodne odnose, gdje Lebedinski dolazi iz Moskve radi znanstvenih savjeta.

Dolazi svjetski rat - stanica se bavi presretanjem neprijateljske radio komunikacije. Učenik V. K. Lebedinski, poručnik M. A. Bonch-Bruezich, strastveni propagandista radijskog posla, na sve moguće načine čuva mladog radioamatera. U kućnom laboratoriju Oleg je posao u punom jeku: provjeravaju se koherseri, rade se detektori kristala.

Došla je revolucionarna godina 1917. Losev u ovom trenutku završava srednju školu. Sanja o tome da postane radio inženjer. Ali za to je potrebno steći posebno obrazovanje, a on dokumente podnosi Moskovskom institutu za komunikacije.

1918. godine inicijativna skupina koju je vodila Bonch-Bruezich preselila se u Nižnji Novgorod, gdje je stvoren prvi radiotehnički istraživački institut u sovjetskoj Rusiji, Nižnji Novgorod Radio Laboratory (NRL). V. K. Lebedinski postaje predsjedatelj Vijeća NRL-a i urednik prvog nacionalnog znanstvenog radijskog časopisa „Telegraphy and Telephony Wireless“ („TiTbp“). NRL je odigrao veliku ulogu u razvoju domaće radio tehnologije.

Losev je studirao na Institutu za komunikacije samo mjesec dana i ubrzo se našao u Nižnjem Novgorodu - u krugu svojih učitelja i pokrovitelja. Naravno, nije prošlo bez aktivne agitacije V. K. Lebedinskog. Nesebičan, pažljiv učitelj preuzeo je odgovornost za obrazovanje mladog čovjeka. Losev se pridružio istraživačkim aktivnostima laboratorija koji su se bavili razvojem najnovije radio opreme za to vrijeme.

Strast prema bežičnoj telegrafiji tih je godina obuzela cijeli svijet. Staklena cijev s željeznim umetcima, kohera, već se povukla u povijest, a dugo svladani detektor kristala prestao je udovoljavati sve većim potrebama radio operatora. Došlo je doba elektroničke svjetiljke. Međutim, bilo ih je izuzetno malo, u stvari jedini tip radio-cijevi R-5, pa čak i to je ostalo granica snova svih opsjednutih radio tehnologijom. Stoga je hitna zadaća tih godina bila poboljšanje detektora kristala. Ovi su uređaji djelovali vrlo nestabilno.

Losev provjerava čistoću površine i vanjsku strukturu kristala, u raznim modusima proučava karakteristike napona struje detektora i procjenjuje čimbenike koji utječu na njih.

Mladi istraživač danima ne napušta laboratorij Nižnji Novgorod: noću, kada provodi eksperimente, noću zauzima svoje "mjesto" na trećem katu, prije odlaska na tavan, gdje je njegov krevet, a kaput služi kao pokrivač. To je bila "utjeha" ranih 1920-ih.

Proučavajući karakteristike napona struje detektora, Losev je primijetio da neki uzorci imaju prilično neobičnu krivulju, uključujući i incidentnu dionicu. Otkrivaju jednako nestabilno, ali nešto govori o Olegu da je na putu za rješenje. Krajem 1921. godine, tijekom kratkog odmora u Tveru, Losev je nastavio eksperimente u svojoj mladenačkoj laboratoriji. Opet uzima cinkit i ugljen iz stare svjetiljke, počinje ispitivati ​​detektor. Što je ovo U nekim slušalicama neka udaljena stanica čisto i glasno odašilje Morseov kôd. To se prije nije dogodilo ... Dakle - prijem nije detektor!

Ovo je bio prvi heterodinski uređaj zasnovan na poluvodičkom uređaju. Dobiveni učinak u osnovi je prototip efekta tranzistora. Losev je uspio prepoznati kratko padajući odsječak karakteristike koji može dovesti do samopobuđenja oscilacijskog kruga. Tako je 13. siječnja 1922. 19-godišnji istraživač napravio izvanredno otkriće. Razumjet će ih i teoretski to opisati mnogo kasnije, ali za sada - praktični rezultat: radijski operatori diljem svijeta dobivaju jednostavan prijemnik detektora koji ne radi lošije od skupog cijevnog lokalnog oscilatora, bez glomaznih baterija, bez oskudnih elektronskih cijevi i komplicirane instalacije.

Losev je isprobao puno materijala kao radni kristal. Najbolji se pokazao oplemenjeni cinkit dobiven fuzijom u električnom luku prirodnih kristala cinkita ili čistog cinkovog oksida. Čelična igla služila je kao dlaka za kontakt.

Opis poluvodičkog prijamnika s generirajućim kristalom pojavio se u tisku - to je bila zadnja riječ u radiotehnici. Ubrzo je Oleg razvio nekoliko radio krugova s ​​kristalima i napisao brošuru za radioamatere s detaljnim karakteristikama prijemnika i preporukama za izradu kristala.

Odmah nakon prve objave Losevovo otkriće privuklo je veliku pozornost stranih stručnjaka. Američki časopis Radio News uzviknuo je: "Mladi ruski izumitelj O. V. Losev svoj je izum prenio u svijet, a da pritom nije uzeo patent!" Jedan od francuskih časopisa napisao je taktičnije: "... Losev je objavio svoje otkriće, misleći prije svega na svoje prijatelje - radioamatere u cijelom svijetu." Losev je prijemnik nazvan "Kristadin", što je značilo kristalni lokalni oscilator. Kristadin je primao slabe signale iz udaljenih odašiljačkih stanica, povećavao selektivnost prijema i oslabio razinu smetnji.

Val amaterskog radija zahvatio je mlade u zemlji i započela je "Groznica Cristine Dyne". Bilo je teško dobiti cink, probali su ono što je pošlo za rukom - bilo koji kristal. Masovna istraživanja donijela su još jedan nalaz - galena (umjetni olovni sjaj), dobro je djelovala i bilo ih je puno. Kasnije će znanstvenici tvrditi: zašto, u 20-im, tranzistor nije bio otvoren? Zašto ga je nadareni istraživač, ne iscrpivši sve mogućnosti svog otkrića, iznenada napustio? Zbog čega smo djelo okrenuli u drugom smjeru? Odgovor je ...

Godine 1923., eksperimentirajući s kontaktom za otkrivanje na temelju karbondum - čeličnog žičanog para, Oleg Losev otkrio je slab sjaj na mjestu spajanja dva različita materijala. Prije toga nije opažao takav fenomen, ali prije toga korišteni su drugi materijali. Karborundum (silicijev karbid) prvi je puta testiran. Losev je ponovio eksperiment - i opet je prozirni kristal ispod tankog čeličnog vrha zasvijetlio. Dakle, prije nešto više od 60 godina, napravljeno je jedno od najperspektivnijih otkrića elektronike - elektroluminescencija poluvodičkog spoja. Losev je fenomen otkrio slučajno ili su postojali znanstveni preduvjeti, sada je teško prosuditi.Ovako ili onako, ali mladi talentirani istraživač nije prošao neobičnu pojavu, nije je klasificirao kao slučajnu buku, naprotiv, pozorno je obraćao pažnju i pretpostavljao da je ona utemeljena na principu još nepoznatom eksperimentalnoj fizici.

Luminescencija je više puta proučavana na raznim materijalima, u različitim temperaturnim i električnim uvjetima, ispitivana je pod mikroskopom. Losevu je postajalo sve očiglednije da se bavi otkrićem. „Vjerojatnije je da se ovdje događa potpuno neobičan elektronski pražnjenje, koji, kako pokazuje iskustvo, nema užarenih elektroda“, piše u drugom članku. Dakle, novost, nepoznata nauci o otvorenom sjaju za Loseva je neosporna, ali ne postoji razumijevanje fizičke suštine fenomena.

Formulirano je nekoliko verzija o fizičkim uzrocima otvorenog sjaja. Jedan od njih izražava u istom članku: "Najvjerojatnije, kristal svijetli od elektroničkog bombardiranja slično kao sjaj različitih minerala u epruvetama s voćem". Kasnije, provjeravajući ovo objašnjenje, Losev smješta razne kristale u katodno-luminiscentnu cijev i, kada je zračen, uspoređuje spektre i intenzitet emitirane svjetlosti sa sličnim karakteristikama detekcijskog sjaja. Pronađena je značajna sličnost, ali pitanje jasnog razumijevanja fizike fenomena, prema Losevu, ostaje otvoreno.

Znanstvenik usmjerava sve napore na dubinsko i detaljno proučavanje svjetlosnog detektora karborunduma.

U broju 5 časopisa TiTbp za 1927. pojavljuje se veliki članak, „Svjetlosni detektor karborunduma i detekcija s kristalima“, u kojem eksperimentator piše: „Mogu se razlikovati dvije vrste luminiscencije ... luminiscencija! "Zelenkastoplava, svijetla mala točkica i luminescencija II, kada se značajna površina kristala sjajno fluorescira." Samo nekoliko desetljeća kasnije, ispostavilo se da su kao rezultat slučajnog uvođenja atoma drugih elemenata u rešetku kristalne karborund nastali aktivni centri u kojima je došlo do intenzivne rekombinacije strujnih nosača, kao rezultat izbacivanja kvanta svjetlosne energije.

Eksperimentirajući s različitim vrstama kristala i različitim kontaktnim žicama, O. V. Losev donosi dva važna zaključka: sjaj se pojavljuje bez topline, tj. „Hladan je“, inercija izgleda i propadanja sjaja je izuzetno mala, to jest, praktički je inercija. Sada znamo: ove karakteristike sjaja, koje je Losev primijetio 20-ih, najvažnije su za današnji dan LED, indikatori, optopleri, infracrveni odašiljači.

Fizička suština sjaja još uvijek nije jasna, a O. V. Losev uporno traži objašnjenje fizike fenomena. Ubrzo čini jedno važno promatranje, bliže razumijevanju suštine postupka: "Pod mikroskopom se jasno vidi da se sjaj pojavljuje kada kontaktna žica dodirne oštre rubove ili lomove kristala ...", odnosno na kristalnim oštećenjima nastaje svjetlost. Tehnička izvješća za 1927. godinu, pohranjena u arhivu NRL V. I. Lenjina, potvrđuju koliko je temeljito provedena studija detektora svjetlosnog karborunduma. Proučavan je učinak jakog magnetskog polja, ultraljubičastog zračenja i X-zraka; ispitivano je ponašanje u različitim medijima - ionizacija zraka koji okružuje sjaj te je proučavana toplinska emisija različitih minerala. Pogrešne verzije nestaju jedna za drugom i korak po korak akumulira se dragocjeno znanje. Losev sam priprema razne vrste karborunduma za eksperimente, montira testne prostore, pile i metale za oštrenje, vrši mjerenja, vodi radne dnevnike - i sve od sebe, od ideje do konačnih rezultata.

Losezove studije o elektroluminescenciji dobile su širok odziv i priznanje u inozemstvu.Njegovi su radovi prepisivali strane časopise, a otkriće je dobilo službeno ime - "Losev sjaj". I u inozemstvu smo i pokušali to iskoristiti u praksi. Sam Losev dobio je patent za "svjetlosni relej" uređaj, ali loš razvoj teorije čvrstog stanja u to vrijeme i gotovo potpuna odsutnost poluvodičke tehnologije nisu omogućili znanstveniku da nađe praktične primjene za rad s elektromuminescencijom. U biti su se odnosili na probleme budućnosti, a red im je došao tek nakon 20-30 godina.

Praktična upotreba efekta sjaja Loseva počela je kasnih pedesetih. To je omogućeno razvojem poluvodičkih uređaja: diode, tranzistori, tiristori, Nisu ostali samo poluvodički elementi - prikaz podataka - glomazan i nepouzdan. Stoga se u svim zemljama razvijenim u znanstveno-tehničkom smislu intenzivno razvijao poluvodički uređaji za emitiranje svjetla.

Prvi od njih počeo je biti dostupan u prodaji fosfidno-galijum crvene LED. Nakon njega pojavila se dioda silicijevog karbida sa žutim zračenjem. Šezdesetih godina fizičari i tehnolozi stvorili su zelene i narančaste LED diode. Napokon, na početku tekućeg desetljeća, na antimonidu je dobiven plavi LED. Usporedo s tim tragalo je za novim tehnološkim metodama, poluvodičkim materijalima i prozirnom plastikom. Kao rezultat intenzivnog rada, znatno se povećala svjetlina sjaja uređaja, razvijene su različite vrste segmentiranih digitalnih alfanumeričkih pokazatelja, matrični indikatori i linearne ljestvice. Uređaji s promjenjivom bojom sjaja, kao i razne vrste LED mnemografskih odašiljača koji ističu različite geometrijske oblike: pravokutnik, trokut, krug itd. Nedavno se pojavila nova klasa uređaja - moduli ravnih masivnih zaslona s kojih možete sastaviti mozaičke ekrane i nova generacija ploča.

Znanstvenik je ispred svojih suvremenika. Njegova zasluga nije samo u otkrivanju sjaja detektora, već uglavnom u činjenici da je svojim istraživanjima problem tako oštro pokrenuo da je nastavak rada na ovom području postao neizbježan. Dakle, intuicija i upornost O. V. Loseva nastaje pojavom novog smjera elektronike - poluvodičke optoelektronike, koji ima veliku budućnost.

Pročitajte i:Uporaba LED dioda u elektroničkim krugovima