A LED-ek története: Losev fénye

Oleg Vladimirovics Losev nevét ma csak a szakemberek szűk köre ismeri. Kár: a tudományhoz és a rádiómérnöki fejlesztéshez való hozzájárulása olyan, hogy ez az aszketikus tudós feljogosítja leszármazottai hálás emlékét.

A forradalom előtti Tver Oleg Losev valódi iskolájának ötödik osztályának tanulója, aki egy estere csendben szaladt félig titkos otthoni rádiólaboratóriumában, amelyet az iskolai reggeliből megtakarított pénzzel felszerelt, és újabb elektromos sípolót készített. És senki sem gondolta volna, hogy egy szerény udvarias fiúban, aki az osztálytársak között a fizika mély megértésével, a kísérletezés iránti szerelmével áll, egy céltudatos kutató személyisége alakul ki.

Az egész a vezeték nélküli távírással kapcsolatos nyilvános előadással kezdődött, amikor akkoriban rádiónak hívták, amelyet a Tver rádióvevő állomás vezetője, M. M. Leshchinsky tartott. Tizennégy éves korában Oleg Losev dönt a végső döntésről: hívása rádiómérnök.

Losev számára egy véletlen közúti találkozó az akkori legnagyobb rádióspecialistával, V. K. Lebedinsky professzorral az élet nagy sikerének bizonyult. Az ingázó vonattal egy tiszteletreméltó tudós és egy lelkes fiatalember találkozott, és örökre barátok lettek. Oleg gyakran meglátogatta a nemzetközi kapcsolatok Tver rádióállomását, ahol Lebedinsky Moszkvából érkezik tudományos tanácsadás céljából.

Van egy világháború - az állomás az ellenség rádiós kommunikációjának elhallgatásával foglalkozik. V. K. Lebedinsky tanulója, Bonch-Bruezich M. A. hadnagy, a rádióüzlet szenvedélyes propagandistája minden lehetséges módon őrzi a fiatal rádióamatőröt. Oleg otthoni laboratóriumában a munka teljes lendületben zajlik: coherereket tesztelnek, kristálydetektorokat készítenek.

Megérkezett az 1917-es forradalmi év. Losev ebben az időben fejezi be a középiskolát. Arra álmodik, hogy rádiómérnök lesz. De ehhez speciális oktatásra van szükség, és dokumentumokat nyújt be a moszkvai Kommunikációs Intézethez.

1918-ban Bonch-Bruezich vezetésével kezdeményező csoport Nyizsnyij Novgorodba költözött, ahol létrehozták az első szovjet oroszországi rádiómérnöki kutatóintézetet, a Nyizsnyij Novgorod Rádiólaboratóriumot (NRL). V. K. Lebedinsky az NRL Tanácsának elnökévé és az első nemzeti tudományos rádiós folyóirat, a "Telegraphy and Telephony Wirelessly" ("TiTbp") szerkesztõjévé válik. Az NRL nagy szerepet játszott a hazai rádiótechnika fejlesztésében.

Losev csak egy hónapig tanult a Kommunikációs Intézetben, és hamarosan Nyizsnyij Novgorodban találta magát - tanárainak és mecénásainak körében. Természetesen ez nem történt Lebedinsky V. K. aktív agitációja nélkül. Egy önzetlen, figyelmes tanár vállalta a felelősséget egy fiatal férfi képzéséért. Losev csatlakozott azon laboratóriumok kutatási tevékenységéhez, amelyek az akkori legújabb rádióberendezések fejlesztésével foglalkoztak.

A szenvedély a vezeték nélküli távirányításért azokban az években az egész világot sújtotta. A vaslemezekkel ellátott üvegcső, a coherrer már visszakerült a történelembe, és a régóta elsajátított kristálydetektor már nem felel meg a rádiószolgáltatók növekvő igényeinek. Az elektronikus lámpa korszaka közeledt. Ezek közül azonban nagyon kevés volt, sőt, az egyetlen R-5 típusú rádiócső, és még ez is maradt a rádiótechnikával megszállott álmainak minden határán. Ezért az említett évek sürgős feladata a kristálydetektor fejlesztése volt. Ezek az eszközök nagyon instabilnak működtek.

Losev különféle módokban ellenőrzi a kristályok felületének és külső felületének tisztaságát, megvizsgálja az érzékelők áram-feszültség jellemzőit és kiértékeli azokat befolyásoló tényezőket.

A fiatal kutató napokon keresztül nem hagyja el a Nyizsnyij Novgorod laboratóriumát: napközben kísérleteket végez, éjszaka a „helyére” kerül a harmadik emeleten, mielőtt eljut a tetőtérre, ahol az ágya van, és a kabátja takaróként szolgál. Ez volt az 1920-as évek elején a "kényelem".

A detektorok áram- és feszültségjellemzőit tanulmányozva Losev észrevette, hogy egyes minták meglehetősen furcsa görbéjűek, ideértve a beesési részt is. Ugyanúgy bizonytalanok, de valami azt mondja Olegnek, hogy úton van a megoldáshoz. 1921 végén, rövid Tver-vakáció alatt, Losev folytatta kísérleteit fiatalos laboratóriumában. Ismét zincit és faszenet vesz a régi lámpából, elkezdi tesztelni az érzékelőt. Mi ez? A fejhallgatóban néhány távoli állomás tiszta és hangos módon továbbítja a Morzes kódot. Ez korábban nem történt meg ... Tehát - a vétel nem detektor!

Ez volt az első félvezető eszközön alapuló heterodinkészülék. A kapott hatás lényegében a tranzisztorhatás prototípusa. Losev képes volt azonosítani a jellemző rövid eső szakaszát, amely az oszcillációs áramkör öngerjesztéséhez vezethet. Tehát 1922. január 13-án egy 19 éves kutató kiemelkedő felfedezést tett. Sokkal később meg fogják érteni és elméletileg leírni, de egyelőre - a gyakorlati eredményt: a rádiós szolgáltatók szerte a világon kapnak egy egyszerű érzékelő vevőt, amely nem rosszabbat működik, mint egy drága csöves oszcillátor, terjedelmes akkumulátorok nélkül, szűk elektronikus csövek és bonyolult beállítások nélkül.

Losev sok anyagot kipróbált munkakristályként. A legjobb a nemesített cinkit, amelyet természetes cinkitkristályok vagy tiszta cink-oxid elektromos ívben történő olvadással nyernek. Acél tű szolgált mint hajszál.

Megjelenik egy félvezető vevő leírása egy generáló kristállyal - ez volt az utolsó szó a rádiómérnöki munkában. Hamarosan Oleg számos rádióáramkört fejlesztett ki kristályokkal, és röpiratot írt a rádióamatőrök számára, amelyben részletesebben ismertették a vevőkészülékeket és ajánlásokat fogalmaztak meg a kristályok gyártására.

Közvetlenül az első közzététel után Losev felfedezése felhívta a figyelmet a külföldi szakértőkre. Az American Radio News magazin felkiáltott: "O. V. Losev, a fiatal orosz feltaláló, a szabadalom megragadása nélkül továbbadta a világot." Az egyik francia magazin tapintatosan írta: "... Losev bejelentette felfedezését, elsősorban barátaira - a világ minden tájáról származó rádióamatőrökre - gondolkodva." Losev vevőjét „Kristadin” -nek hívták, ami egy kristály helyi oszcillátort jelentett. A Kristadin gyenge jeleket kapott a távoli adóállomásoktól, fokozta a vétel szelektivitását és gyengítette az interferencia szintjét.

Az amatőr rádióhullám elárasztotta az ország ifjúságát, és elkezdődött a „Cristina Dyna Fever”. A cinkit nehéz volt megszerezni, megpróbálták azt, ami kézhez vett - bármilyen kristályt. A tömegkutatás újabb lelet eredményeket hozott - a galenát (mesterséges ólomfény), ez jól működött, és nagyon sok volt. Később a tudósok azzal érvelnek: miért nem volt a 20-as években a tranzisztor nyitva? Miért hagyta el a tehetséges kutató, hogy nem merítette ki felfedezésének minden lehetőségét? Mi késztette arra, hogy a művet más irányba fordítsuk? A válasz:

1923-ban, carborundum-acélhuzal-páron alapuló detektáló érintkeztetéssel kísérletezve, Oleg Losev halvány fényt fedezett fel két eltérő anyag kereszteződésén. Korábban nem figyelt meg ilyen jelenséget, de ezt megelőzően más anyagokat használtak. A carborundumot (szilícium-karbid) először tesztelték. Losev megismételte a kísérletet - és egy vékony acélcsúcs alatt egy áttetsző kristály is felgyulladt. Tehát, valamivel több mint 60 évvel ezelőtt megtörtént az elektronika egyik legígéretesebb felfedezése - félvezető csomópont elektrolumineszcenciája. Losev véletlenül fedezte fel a jelenséget, vagy léteztek tudományos előfeltételek, most nehéz megítélni.Így vagy úgy, de egy fiatal tehetséges kutató nem haladt meg egy szokatlan jelenség mellett, nem osztályozta azt véletlenszerű zajnak, éppen ellenkezőleg, nagy figyelmet fordított rá, és azt sejtette, hogy egy olyan alapelvre épül, amely a kísérleti fizika számára még mindig ismeretlen.

A lumineszcenciát többféle anyaggal vizsgálták, különböző hőmérsékleti és elektromos körülmények között, mikroszkóp alatt. Losev számára egyre nyilvánvalóbbá vált, hogy egy felfedezéssel foglalkozik. "Valószínűbb, hogy itt egy teljesen sajátos elektronikus kisülés történik, amelyen - amint a tapasztalat azt mutatja - nincs izzó elektródja" - írja egy másik cikkben. Tehát az újdonság, a Losev nyitott fényének tudománya számára ismeretlen, tagadhatatlan, ám a jelenség fizikai lényegét nem értjük.

Számos változatot fogalmaztak meg a nyitott fény fizikai okaival kapcsolatban. Az egyiket ugyanabban a cikkben fejezi ki: „Valószínű, hogy a kristály az elektronikus bombázás során hasonlóan ragyog, mint a különféle ásványok fénye a csövekben”. Később, ezt a magyarázatot ellenőrizve, Losev különféle kristályokat helyez el egy katód-lumineszcens csőbe, és besugárzással összehasonlítja a kibocsátott fény spektrumát és intenzitását a detektor fényének hasonló jellemzőivel. Jelentős hasonlóságot találunk, de a jelenség fizikájának egyértelmű megértésének kérdése, Losev szerint, nyitott.

A tudós minden erőfeszítését a ragyogó carborundum detektor mélyreható és részletes vizsgálatára összpontosítja.

Az 1927-es TiTbp magazin 5. számában megjelenik egy nagy cikk, a „Világító carborundum detektor és detektálás a kristályokkal” című cikkben, amelyben a kísérletíró írja: „Kétféle lumineszcencia különböztethető meg ... lumineszcencia! "Zöldeskék, fényes kis pont és lumineszcencia II, amikor a kristály jelentős felülete fényesen fluoreszkál." Alig néhány évtizeddel később kiderül, hogy más elemek atomjainak véletlenszerű bevezetése eredményeként a carborundum kristályrácsban aktív központok jöttek létre, amelyekben az áramhordozók intenzív rekombinációja következett be, amelynek eredményeként a fényenergia kvantái kiürültek.

Különböző típusú kristályokkal és különféle érintkezővezetékekkel kísérletezve O. V. Losev két fontos következtetést von le: az izzás hő nélkül fordul elő, azaz „hideg”, a fény megjelenésének és elbomlásának tehetetlensége rendkívül kicsi, vagyis gyakorlatilag tehetetlen. Most már tudjuk: a ragyogásnak ezek a tulajdonságai, amelyeket Losev a 20-as években megfigyel, a mai legfontosabb LED-ek, jelzők, optocsatolók, infravörös sugárzók.

A ragyogás fizikai lényege továbbra sem tisztázott, és O. V. Losev kitartóan keresi a jelenség fizikájának magyarázatát. Hamarosan egy fontos észrevételt tesz, közelebbről a folyamat lényegének megértéséhez: „Mikroszkóp alatt világosan láthatja, hogy a fény akkor fordul elő, amikor az érintkezőhuzal érintkezik a kristály éles széleivel vagy töréseivel ...”, azaz fény keletkezik kristályhibákra. Az V. I. Lenin NRL archívumában tárolt, 1927-es évre vonatkozó műszaki jelentések megerősítik, mennyire alaposan elvégezték a ragyogó carborundum detektor vizsgálatát. Tanulmányozták az erős mágneses mező, az ultraibolya sugárzás és a röntgen hatását; viselkedés különböző közegekben - teszteltük a ragyogást körülvevő levegő ionizációját, és megvizsgáltuk a különféle ásványok hőkibocsátását. A téves verziók eltűnnek egymás után, és lépésről lépésre folytatódik az értékes tudás felhalmozódása. Maga Losev különféle fajta carborundumot készít kísérletekhez, felszerelti a vizsgálati létesítményeket, fűrészel és élezi a fémet, méréseket végez, munkafüzetet tart - mindezt az ötlettől a végső eredményekig.

A Losez elektrolumineszcenciával kapcsolatos tanulmányai széles körű választ és elismerést kaptak külföldön.Munkáit külföldi folyóiratok nyomtatották újra, és a felfedezés hivatalos nevet kapott - „Losev ragyogása”. Külföldön egyaránt, és megpróbáltuk ezt a gyakorlatban is felhasználni. Maga Losev szabadalmat kapott a „fényrelé” készülék számára, de a szilárdtest elmélet akkori rossz fejlesztése és a félvezető technológia szinte teljes hiánya nem tette lehetővé a tudós számára, hogy gyakorlati alkalmazásokat találjon az elektrolumineszcencia munkára. Lényegében a jövő problémáival kapcsolatosak, és a fordulás csak 20-30 év után jött rájuk.

A Losev fényének hatása az ötvenes évek végén kezdődött. Ezt elősegítette a félvezető eszközök fejlesztése: diódák, tranzisztorok, tirisztorok. Nem csak a félvezető elemek voltak információmegjelenítő elemek - terjedelmes és megbízhatatlan. Ezért az összes tudományos és műszaki szempontból fejlesztett országban a félvezető fénykibocsátó eszközök intenzív fejlesztését végezték.

Az elsõ a kereskedelemben beszerezhetõ foszfid-galliumvörös LED. Utána megjelent egy sárga sugárzású szilícium-karbid dióda. A hatvanas években a fizikusok és a technikusok zöld és narancssárga LED-eket készítettek. Végül, a jelen évtized elején, kék LED-et kaptak az antimonidon. Ezzel párhuzamosan új technológiai módszereket, félvezető anyagokat és átlátszó műanyagokat kerestek. Az intenzív munka eredményeként jelentősen megnőtt az eszközök ragyogása, különféle típusú szegmentált digitális alfanumerikus mutatókat, mátrix mutatókat és lineáris skálákat fejlesztettek ki. A változó ragyogó színű eszközök, valamint a különféle típusú geometriai alakzatok kiemelésével működő LED-es membránkibocsátók: egy téglalap, háromszög, kör stb. A közelmúltban új eszközosztály alakult ki - lapos szilárdtestű képernyők moduljai, amelyekből összeállíthatják a mozaikképernyőket és új generációs tábla.

A tudós kortársait megelőzi. Érdeme nemcsak a detektor fényének felfedezésében, hanem elsősorban abban, hogy kutatásával olyan hirtelen felvetette a problémát, hogy az ezen a területen folytatott munka folytatása elkerülhetetlenné vált. Tehát O. V. Losev intuíciója és kitartása az elektronika új irányának - a félvezető optoelektronika - megjelenésének köszönhető, amelynek hatalmas jövője van.

Olvassa el még:A LED-ek használata az elektronikus áramkörökben