Sejarah LED: cahaya Losev

Nama Oleg Vladimirovich Losev hari ini hanya diketahui oleh kalangan pakar sempit. Sayang sekali: sumbangan beliau kepada sains, untuk pembangunan kejuruteraan radio adalah sedemikian rupa sehingga ia memberi hak saintis pertapa ini untuk ingatan berterima kasih kepada keturunannya.

Murid gred kelima sekolah sebenar pra-revolusi Tver Oleg Losev senyap malam itu di makmal radio rumah rahsia separuhnya, yang dia dilengkapi dengan wang yang disimpan dari sarapan pagi sekolah dan membuat satu lagi squeaker elektrik. Dan tidak seorang pun boleh berfikir bahawa dalam budak sopan yang sederhana yang berdiri di kalangan rakan sekelas dengan pemahaman yang mendalam tentang fizik, cinta percubaan, keperibadian seorang penyelidik yang sengaja dibentuk.

Semuanya bermula dengan syarahan awam mengenai telegraf tanpa wayar, kerana mereka memanggil radio pada masa itu, yang disampaikan oleh ketua stesen penerima radio Tver B. M. Leshchinsky. Pada usia empat belas, Oleg Losev membuat pilihan terakhir: panggilannya adalah kejuruteraan radio.

Bagi Losev, pertemuan jalan raya yang tidak disengajakan dengan pakar radio terbesar pada masa itu, Profesor V.K. Lebedinsky, ternyata menjadi nasib hidup yang hebat. Di dalam kereta api komuter, seorang saintis yang dihormati dan seorang lelaki muda yang bersemangat bertemu dan menjadi kawan selama-lamanya. Oleg sering melawat stesen radio Tver dari hubungan antarabangsa, di mana Lebedinsky berasal dari Moscow untuk nasihat saintifik.

Terdapat perang dunia - stesen itu terlibat dalam memintas komunikasi radio musuh. Murid V.K. Lebedinsky, Leftenan M.A. Bonch-Bruezich, seorang penyiar radio yang bersemangat dalam urusan radio, dalam segala cara yang dapat menjaga amatur radio muda. Di makmal di rumah Oleg, kerja di ayunan penuh: pengarah sedang diuji, pengesan kristal sedang dibuat.

Tahun revolusi tahun 1917 datang. Losev pada masa ini sedang menamatkan sekolah menengah. Dia bermimpi menjadi jurutera radio. Tetapi untuk ini adalah perlu untuk mendapatkan pendidikan khas, dan dia mengemukakan dokumen ke Institut Komunikasi Moscow.

Pada tahun 1918, sebuah kumpulan inisiatif yang diketuai oleh Bonch-Bruezich berpindah ke Nizhny Novgorod, di mana institut penyelidikan kejuruteraan radio pertama di Rusia Soviet, Makmal Radio Nizhny Novgorod (NRL) telah diwujudkan. V.K Lebedinsky menjadi pengerusi Majlis NRL dan editor jurnal radio saintifik nasional pertama "Telegraphy and Telephony Wireless" ("TiTbp"). NRL memainkan peranan utama dalam pembangunan teknologi radio domestik.

Losev belajar di Institut Komunikasi selama sebulan dan tidak lama lagi mendapati dirinya di Nizhny Novgorod - di kalangan guru dan para pelanggannya. Sudah tentu, ia bukan tanpa pergolakan aktif oleh V.K. Lebedinsky. Seorang guru yang tidak mementingkan diri sendiri dan bertanggungjawab mengambil tanggungjawab untuk pendidikan seorang lelaki muda. Losev menyertai aktiviti penyelidikan makmal yang terlibat dalam pembangunan peralatan radio terkini untuk masa itu.

Hasrat untuk telegraf tanpa wayar pada tahun-tahun itu menyapu seluruh dunia. Tiub kaca dengan pemfailan besi, pengerak, telah meresap ke dalam sejarah, dan pengesan kristal yang dikuasai lama tidak lagi memenuhi tuntutan pengendali radio yang semakin meningkat. Era lampu elektronik telah datang. Walau bagaimanapun, terdapat sangat sedikit daripada mereka, sebenarnya, satu-satunya jenis tiub radio R-5, dan walaupun itu tetap menjadi impian semua yang terobsesi dengan teknologi radio. Oleh itu, tugas mendesak tahun-tahun itu adalah peningkatan pengesan kristal. Peranti ini bekerja sangat tidak stabil.

Losev memeriksa kebersihan permukaan dan struktur luaran kristal, dalam pelbagai mod, mengkaji ciri-ciri voltan semasa pengesan dan menilai faktor-faktor yang mempengaruhi mereka.

Penyelidik muda itu tidak meninggalkan makmal Nizhny Novgorod untuk hari-hari: pada siang hari dia menjalankan eksperimen, pada waktu malam mengambil "tempatnya" di tingkat tiga, sebelum pergi ke loteng, di mana katilnya, dan mantelnya berfungsi sebagai selimut. Itulah "keselesaan" pada awal 1920-an.

Melihat ciri - ciri voltan semasa pengesan, Losev mendapati bahawa beberapa sampel mempunyai lengkung yang agak pelik, termasuk bahagian insiden. Mereka mengesan sama seperti tidak stabil, tetapi sesuatu memberitahu Oleg bahawa dia sedang dalam perjalanan ke penyelesaian. Pada akhir tahun 1921, semasa bercuti pendek di Tver, Losev meneruskan eksperimennya di makmalnya yang muda. Sekali lagi dia mengambil zink dan arang dari lampu lama, mula menguji detektor. Apa ini? Di fon kepala, beberapa stesen jauh menghantar kod Morse dengan bersih dan kuat. Ini tidak berlaku sebelum ... Jadi - penerimaan tidak pengesan!

Ini adalah peranti heterodyne pertama berdasarkan peranti semikonduktor. Kesan yang terhasil pada dasarnya adalah prototaip kesan transistor. Losev dapat mengenal pasti bahagian yang jatuh pendek ciri-ciri yang boleh membawa kepada pengujaan diri litar berayun. Jadi, pada 13 Januari 1922, seorang penyelidik berusia 19 tahun membuat penemuan cemerlang. Mereka akan memahami dan secara teori menerangkannya kemudian, tetapi pada masa sekarang - hasil praktikal: pengendali radio di seluruh dunia mendapat penerima pengesan mudah yang tidak berfungsi lebih teruk daripada pengayun tempatan tiub mahal, tanpa bateri yang besar, tanpa tiub elektronik dan persediaan yang rumit.

Losev mencuba banyak bahan sebagai kristal berfungsi. Yang terbaik ialah zinkit halus yang diperolehi oleh gabungan dalam arka elektrik zinkit semulajadi atau zink oksida tulen. Jarum besi berfungsi sebagai rambut kenalan.

Penerangan tentang penerima semikonduktor dengan kristal yang menghasilkan muncul dalam cetakan - ini adalah perkataan terakhir dalam kejuruteraan radio. Tidak lama kemudian, Oleg mengembangkan beberapa litar radio dengan kristal dan menulis risalah untuk amatur radio dengan ciri-ciri terperinci penerima dan cadangan untuk pembuatan kristal.

Sejurus selepas penerbitan pertama, penemuan Losev menarik perhatian pakar asing. Majalah Radio News Amerika berkata: "Pencipta Rusia muda O. V. Losev memindahkan ciptaannya ke dunia tanpa mengambil paten di atasnya!" Salah satu majalah Perancis menulis dengan lebih bijak: "... Losev mengumumkan penemuannya, memikirkan terutamanya tentang kawan-kawannya - amatur radio di seluruh dunia." Penerima Losev dinamakan "Kristadin", yang bermaksud pengayun tempatan kristal. Kristadin menerima isyarat lemah dari stesen penghantaran jauh, meningkatkan pemilihan penerimaan, dan melemahkan tahap gangguan.

Gelombang radio amatir menular belia di negara ini, dan "Cristina Dyna Fever" bermula. Zincite sukar untuk mendapatkan, mereka cuba apa yang datang ke tangan - mana-mana kristal. Penyelidikan massa membawa satu lagi mencari - galena (bersinar buatan palsu), ia berfungsi dengan baik, dan terdapat banyaknya. Kemudian, saintis akan berhujah: kenapa, pada 20-an, transistor tidak dibuka? Kenapa penyelidik yang berbakat, tidak meletihkan semua kemungkinan penemuannya, tiba-tiba meninggalkannya? Apa yang membuatkan kita mengubah kerja dalam arah yang berbeza? Jawapannya ialah ...

Pada tahun 1923, bereksperimen dengan mengesan hubungan berdasarkan pasangan dawai keluli - carborundum, Oleg Losev menemui cahaya samar di persimpangan dua bahan berbeza. Sebelum ini, dia tidak melihat fenomena seperti itu, tetapi sebelum itu, bahan lain telah digunakan. Carborundum (silikon karbida) telah diuji untuk kali pertama. Losev mengulangi percubaan itu - dan sekali lagi kristal tembus di bawah hujung keluli nipis menyala. Oleh itu, lebih kurang 60 tahun yang lalu, salah satu penemuan elektronik yang paling menjanjikan telah dibuat - electroluminescence persimpangan semikonduktor. Losev menemui fenomena secara kebetulan atau terdapat prasyarat saintifik, kini sukar untuk diadili.Satu cara atau yang lain, tetapi seorang penyelidik yang berbakat muda tidak melalui fenomena yang luar biasa, tidak mengklasifikasikannya sebagai gangguan secara rawak, sebaliknya, memberi perhatian yang mendalam, dan meneka bahawa ia berdasarkan prinsip yang belum diketahui fizik eksperimen.

Pencahayaan itu berulang kali dikaji pada pelbagai bahan, dalam keadaan suhu yang berbeza dan keadaan elektrik, diperiksa di bawah mikroskop. Ia menjadi semakin jelas kepada Losev bahawa dia sedang berurusan dengan penemuan. "Ia lebih berkemungkinan bahawa pelepasan elektronik yang sepenuhnya pelik berlaku di sini, yang, sebagai pengalaman menunjukkan, tidak mempunyai elektrod bercahaya," dia menulis dalam artikel lain. Jadi, kebaharuan, yang tidak diketahui oleh sains cahaya terbuka untuk Losev tidak boleh dinafikan, tetapi tidak ada pemahaman tentang intipati fenomena fizikal.

Beberapa versi telah dirumuskan mengenai sebab-sebab fizikal cahaya terbuka. Dia mengungkapkan salah satu daripada mereka dalam artikel yang sama: "Kemungkinan besar, kristal bersinar dari pengeboman elektronik sama dengan cahaya berbagai mineral dalam tiub buah". Kemudian, memeriksa penjelasan ini, Losev meletakkan pelbagai kristal dalam tiub penahan katod dan apabila disinari, membandingkan spektrum dan intensiti cahaya yang dipancarkan dengan ciri-ciri serupa cahaya pengesan. Persamaan yang ketara dijumpai, tetapi persoalan pemahaman yang jelas tentang fizik fenomena itu, menurut Losev, tetap terbuka.

Saintis memfokuskan semua usahanya dalam kajian mendalam dan terperinci tentang pengesan carborundum yang bercahaya.

Di No. 5 majalah TiTbp untuk tahun 1927, artikel besar muncul, "Pengesan Carborundum Bercahaya dan Pengesanan dengan Kristal," di mana penguji menulis: "Dua jenis luminescence dapat dibezakan ... luminescence! "Titik kecil berwarna biru kehijauan, dan luminescence II, apabila permukaan fluoresce kristal yang ketara." Hanya beberapa dekad kemudian, ternyata sebagai hasil daripada pengenalan rawak atom unsur-unsur lain dalam kisi kristal carborundum, pusat-pusat aktif dicipta di mana penggabungan intensif pembawa semasa berlaku, akibatnya kuantiti tenaga cahaya dikeluarkan.

Bereksperimen dengan pelbagai jenis kristal dan wayar hubungan yang berbeza, O. V. Losev membuat dua kesimpulan penting: cahaya berlaku tanpa panas, iaitu, "sejuk", inersia penampilan dan pelepasan cahaya sangat kecil, iaitu praktikal inertialess. Sekarang kita tahu: ciri-ciri cahaya ini, yang dicatat oleh Losev pada tahun 20-an, adalah yang paling penting untuk hari ini LED, penunjuk, optocoupler, pemancar inframerah.

Inti fizikal cahaya masih belum jelas, dan O. V. Losev terus mencari penjelasan fizik fenomena tersebut. Tidak lama kemudian dia membuat satu pemerhatian yang penting, lebih dekat untuk memahami intipati prosesnya: "Di bawah mikroskop, anda dapat melihat dengan jelas bahawa cahaya berlaku apabila wayar kenalan menyentuh tepi tajam atau patah kristal ...", iaitu, cahaya dijana pada kecacatan kristal. Laporan teknikal untuk tahun 1927, yang disimpan dalam arkib V. Lenin NRL, mengesahkan bagaimana secara teliti kajian pengesan carborundum bercahaya dilakukan. Kesan medan magnet yang kuat, radiasi ultraviolet dan x-ray telah dikaji; tingkah laku dalam pelbagai media - pengionan udara di sekitar cahaya telah diuji, dan pelepasan haba pelbagai mineral telah dipelajari. Versi salah menghilang satu demi satu, dan langkah demi langkah pengumpulan hasil pengetahuan berharga. Losev sendiri mempersiapkan pelbagai jenis carborundum untuk eksperimen, melengkapkan kemudahan ujian, gergaji dan logam penahan, mengambil ukuran, menyimpan jurnal kerja - semuanya dengan sendirinya, dari idea itu hingga keputusan akhir.

Kajian Losez mengenai electroluminescence telah menerima sambutan yang luas dan pengiktirafan di luar negara.Karya-karya beliau dicetak semula oleh majalah asing, dan penemuan itu menerima nama rasmi - "Losev's Glow". Di luar negara dan kami telah membuat percubaan untuk menggunakannya dalam amalan. Losev sendiri menerima paten untuk peranti "penyalaan cahaya", tetapi perkembangan buruk teori keadaan pepejal pada masa itu dan ketiadaan lengkap teknologi semikonduktor tidak membenarkan para saintis mencari aplikasi praktikal untuk kerja electroluminescence. Pada dasarnya, mereka berkaitan dengan masalah masa depan, dan giliran datang kepada mereka hanya selepas 20-30 tahun.

Penggunaan praktikal kesan cahaya Losev bermula pada akhir tahun lima puluhan. Ini difasilitasi oleh pembangunan peranti semikonduktor: diod, transistor, thyristors. Bukan sahaja elemen semikonduktor adalah elemen paparan maklumat - besar dan tidak boleh dipercayai. Oleh itu, di semua negara yang dibangunkan dalam segi saintifik dan teknikal, pembangunan peranti pemancar cahaya semikonduktor yang intensif telah dijalankan.

Yang pertama dari mereka mula dijual secara fosfida-gallium merah secara komersil. Mengikuti beliau muncul diod karbida silikon dengan radiasi kuning. Pada tahun enam puluhan, pakar fizik dan teknologi mencipta LED hijau dan oren. Akhirnya, pada awal dekad semasa, LED biru diperolehi pada antimonida. Pada masa yang sama, terdapat pencarian kaedah teknologi baru, bahan semikonduktor dan plastik telus. Hasil kerja intensif, kecerahan cahaya peranti meningkat dengan ketara, pelbagai jenis indikator alphanumerik digital, petunjuk matriks, dan skala linear telah dibangunkan. Peranti dengan warna cahaya yang berubah-ubah, serta pelbagai jenis pemancar mnemonik LED yang menyerlahkan pelbagai bentuk geometri: segi empat tepat, segitiga, bulatan, dan lain-lain Baru-baru ini, satu kelas peranti baru telah muncul - modul skrin padat rata skrin dari mana anda boleh memasang skrin mozek dan papan penjanaan baru.

Ahli sains itu mendahului sezamannya. Kelebihannya bukan hanya dalam penemuan cahaya pengesan, tetapi terutama dalam fakta bahwa dengan penyelidikannya ia mengangkat masalahnya dengan begitu tajam sehingga penerusan kerja di daerah ini menjadi tidak dapat dielakkan. Jadi, intuisi dan ketabahan O. V. Losev adalah disebabkan kemunculan arahan baru elektronik - optoelektronik semikonduktor, yang mempunyai masa depan yang hebat.

Baca juga:Penggunaan LED dalam litar elektronik