Η ιστορία των λυχνιών LED: η λάμψη του Λοσεβ

Το όνομα του Oleg Vladimirovich Losev σήμερα είναι γνωστό μόνο σε ένα στενό κύκλο ειδικών. Τι λυπηρό: η συμβολή του στην επιστήμη, στην ανάπτυξη της ραδιοεξοπλισμού είναι τέτοια που δίνει στον ασκητικό αυτό επιστήμονα την ευγνωμοσύνη των απογόνων του.

Μαθητής της πέμπτης τάξης του πραγματικού σχολείου του προ-επαναστατικού Τβερ Ολέγκ Λωσέβ έσπευσε σιωπηλά εκείνο το βράδυ στο μισό-μυστικό οικιακό ραδιοεργαστήριο, το οποίο εξοπλίστηκε με χρήματα που εξοικονομούσαν από το σχολικό πρωινό και έκαναν άλλο ηλεκτρικό σκούτερ. Και κανείς δεν θα μπορούσε να σκεφτεί ότι σε ένα μέτριο ευγενικό αγόρι που ξεχώριζε ανάμεσα στους συμμαθητές με μια βαθιά κατανόηση της φυσικής, μια αγάπη πειραματισμού, διαμορφώνεται η προσωπικότητα ενός σκόπιμου ερευνητή.

Όλα ξεκίνησαν με μια δημόσια διάλεξη για την ασύρματη τηλεγραφία, όπως εκείνη την εποχή αποκαλούσαν ραδιόφωνο, η οποία παραδόθηκε από τον επικεφαλής του σταθμού λήψης ραδιοφωνικών σταθμών Tver B. M Leshchinsky. Στα δεκατεσσάρων, ο Oleg Losev κάνει την τελική επιλογή: η κλήση του είναι η ραδιομηχανική.

Για τον Λοσεβ, μια τυχαία συνάντηση δρόμου με τον μεγαλύτερο ραδιοεξοπλισμό εκείνη την εποχή, ο καθηγητής V.K Lebedinsky, αποδείχθηκε μεγάλη επιτυχία για τη ζωή. Στη μεταφορά ενός τρένου, ένας σεβαστός επιστήμονας και ένας ενθουσιώδης νεαρός άνδρας συναντήθηκαν και έγιναν φίλοι για πάντα. Oleg επισκέφθηκε συχνά τον ραδιοφωνικό σταθμό Tver των διεθνών σχέσεων, όπου ο Lebedinsky προέρχεται από τη Μόσχα για επιστημονικές συμβουλές.

Υπάρχει ένας παγκόσμιος πόλεμος - ο σταθμός ασχολείται με την παρακολούθηση ραδιοφωνικών επικοινωνιών του εχθρού. Ο μαθητής του VK Lebedinsky, υπολοχαγός M.A. Bonch-Bruezich, ένας παθιασμένος προπαγανδιστής ραδιοφωνικών επιχειρήσεων, είναι με κάθε δυνατό τρόπο να φυλάει τον νεαρό ραδιοερασιτέχνη. Στο εργαστήριο στο σπίτι του Oleg, η εργασία είναι σε πλήρη εξέλιξη: οι δοκιμαστές είναι υπό δοκιμή, κατασκευάζονται ανιχνευτές κρυστάλλων.

Ήρθε το επαναστατικό έτος 1917. Ο Λώσεφ αυτή τη στιγμή τελειώνει στο λύκειο. Ονειρεύεται να γίνει ραδιοηλεκτρολόγος. Για το λόγο αυτό είναι απαραίτητο να αποκτήσει ειδική εκπαίδευση και υποβάλλει έγγραφα στο Ινστιτούτο Επικοινωνιών της Μόσχας.

Το 1918, μια ομάδα πρωτοβουλίας με επικεφαλής τον Bonch-Bruezich μεταφέρθηκε στο Nizhny Novgorod, όπου δημιουργήθηκε το πρώτο ερευνητικό ινστιτούτο ραδιοτεχνίας στη Σοβιετική Ρωσία, το ραδιοεργαστήριο Nizhny Novgorod (NRL). Ο V.K Lebedinsky γίνεται πρόεδρος του Συμβουλίου NRL και συντάκτης του πρώτου εθνικού επιστημονικού ραδιοφωνικού περιοδικού "Telegraphy and Telephony Wirelessly" ("TiTbp"). Το NRL διαδραμάτισε σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη της οικιακής ραδιοφωνικής τεχνολογίας.

Ο Λόσεφ σπούδασε στο Ινστιτούτο Επικοινωνιών για ένα μήνα και σύντομα βρέθηκε στο Νιχνί Νόβγκοροντ - στον κύκλο των καθηγητών και προστάτων του. Φυσικά, δεν ήταν χωρίς ενεργή διέγερση από τον V.K Lebedinsky. Ένας ανιδιοτελής, προσεκτικός δάσκαλος πήρε την ευθύνη για την εκπαίδευση ενός νεαρού άνδρα. Ο Losev συμμετείχε στις ερευνητικές δραστηριότητες των εργαστηρίων που ασχολούνταν με την ανάπτυξη του τελευταίου ραδιοεξοπλισμού την εποχή εκείνη.

Το πάθος για ασύρματη τηλεγραφία σε εκείνα τα χρόνια σάρωσε ολόκληρο τον κόσμο. Ένας γυάλινος σωλήνας με ράβδους σιδήρου, ένας κοχλίας, έχει ήδη υποχωρήσει στην ιστορία και ο μακρόχρονος ανιχνευτής κρυστάλλων έχει σταματήσει να ικανοποιεί τις αυξανόμενες απαιτήσεις των ραδιοερασιτεχνών. Η εποχή του ηλεκτρονικού λαμπτήρα πλησίαζε. Ωστόσο, υπήρχαν πολύ λίγα από αυτά, στην πραγματικότητα, ο μόνος τύπος ραδιο-σωλήνα R-5, και ακόμη και αυτό παρέμεινε το όριο των ονείρων όλων των εμμονή με την ραδιοφωνική τεχνολογία. Επομένως, το επείγον καθήκον αυτών των ετών ήταν η βελτίωση του ανιχνευτή κρυστάλλου. Αυτές οι συσκευές λειτουργούσαν πολύ ασταθείς.

Ο Losev ελέγχει την καθαριότητα της επιφάνειας και την εξωτερική δομή των κρυστάλλων, με διάφορους τρόπους, μελετά τα χαρακτηριστικά της τρέχουσας τάσης των ανιχνευτών και αξιολογεί τους παράγοντες που τις επηρεάζουν.

Ο νεαρός ερευνητής δεν εγκαταλείπει το εργαστήριο του Nizhny Novgorod για μέρες: κατά τη διάρκεια της ημέρας διεξάγει πειράματα, τη νύχτα παίρνει τον "τόπο" του στον τρίτο όροφο, πριν πάει στη σοφίτα, όπου βρίσκεται το κρεβάτι του και το παλτό του χρησιμεύει ως κουβέρτα. Αυτή ήταν η "άνεση" των αρχών της δεκαετίας του '20.

Μελετώντας τα χαρακτηριστικά ρεύματος - τάσης των ανιχνευτών, ο Losev παρατήρησε ότι κάποια δείγματα έχουν μια μάλλον παράξενη καμπύλη, συμπεριλαμβανομένου του τμήματος του περιστατικού. Ανιχνεύουν εξίσου ασταθή, αλλά κάτι λέει στον Oleg ότι βρίσκεται στο δρόμο προς λύση. Στα τέλη του 1921, κατά τη διάρκεια μιας σύντομης διακοπής στην Tver, ο Losev συνέχισε τα πειράματά του στο νεανικό εργαστήριό του. Και πάλι παίρνει zincite και ξυλάνθρακα από το παλιό λαμπτήρα, αρχίζει να δοκιμάζει τον ανιχνευτή. Τι είναι αυτό; Στα ακουστικά, κάποιος απομακρυσμένος σταθμός μεταδίδει τον κώδικα Morse καθαρά και δυνατά. Αυτό δεν συνέβη πριν ... Έτσι - η λήψη δεν είναι ανιχνευτής!

Αυτή ήταν η πρώτη συσκευή heterodyne βασισμένη σε μια συσκευή ημιαγωγών. Το προκύπτον αποτέλεσμα είναι ουσιαστικά πρωτότυπο του αποτελέσματος του τρανζίστορ. Ο Losev ήταν σε θέση να αναγνωρίσει ένα μικρό τμήμα που πέφτει από το χαρακτηριστικό που μπορεί να οδηγήσει σε αυτο-διέγερση του κυκλωματικού κυκλώματος. Έτσι, στις 13 Ιανουαρίου 1922, ένας 19χρονος ερευνητής έκανε μια εξαιρετική ανακάλυψη. Θα καταλάβουν και θα το περιγράψουν θεωρητικά πολύ αργότερα, αλλά για τώρα - το πρακτικό αποτέλεσμα: οι ραδιοερασιτέχνες σε όλο τον κόσμο παίρνουν έναν απλό δέκτη ανιχνευτή που δεν λειτουργεί χειρότερα από έναν ακριβό τοπικό ταλαντωτή, χωρίς ογκώδεις μπαταρίες, χωρίς σπάνια ηλεκτρονικά σωληνάρια και περίπλοκη ρύθμιση.

Ο Λωζέφ δοκίμασε πολλά υλικά ως κρυστάλλινα εργαλεία. Το καλύτερο ήταν το εξευγενισμένο ζινσίτη που αποκτήθηκε με σύντηξη σε ηλεκτρικό τόξο κρυστάλλων φυσικού ζινσίτη ή καθαρού οξειδίου ψευδαργύρου. Μια χαλύβδινη βελόνα που χρησίμευσε ως μια τρίχα επαφής.

Η περιγραφή ενός δέκτη ημιαγωγού με παραγόμενο κρύσταλλο εμφανίστηκε στην εκτύπωση - αυτή ήταν η τελευταία λέξη στην ραδιοεξοπλισμό. Σύντομα, ο Oleg ανέπτυξε μια σειρά ραδιοκυκλωμάτων με κρυστάλλους και έγραψε ένα φυλλάδιο για ραδιοερασιτέχνες με λεπτομερή χαρακτηριστικά των δεκτών και συστάσεις για την κατασκευή κρυστάλλων.

Αμέσως μετά την πρώτη δημοσίευση, η ανακάλυψη του Λοσεβ προσελκύει την προσοχή ξένων εμπειρογνωμόνων. Το περιοδικό American Radio News αναφώνησε: «Ο νεαρός Ρώσος εφευρέτης O.V. Losev μεταβίβασε την εφεύρεσή του στον κόσμο χωρίς να πάρει δίπλωμα ευρεσιτεχνίας σε αυτό!" Ένα από τα γαλλικά περιοδικά έγραψε πιο τακτικά: "... ο Λοσφέφ ανακοίνωσε την ανακάλυψή του, σκεπτόμενος πρωτίστως για τους φίλους του - ραδιοερασιτέχνες σε όλο τον κόσμο". Ο δέκτης του Λοσεβ ονομάστηκε "Kristadin", ο οποίος σήμαινε έναν κρυστάλλινο τοπικό ταλαντωτή. Ο Kristadin έλαβε αδύναμα σήματα από απομακρυσμένους σταθμούς μετάδοσης, αύξησε την επιλεκτικότητα της λήψης και εξασθένησε το επίπεδο παρεμβολής.

Ένα κύμα ερασιτεχνικού ραδιοφώνου κατέλαβε τη νεολαία της χώρας και ξεκίνησε το "Cristina Dyna Fever". Zincite ήταν δύσκολο να πάρει, προσπάθησαν ό, τι έρχεται στο χέρι - κάθε κρύσταλλο. Η μαζική έρευνα έφερε ένα άλλο εύρημα - γαλένα (τεχνητό λάμψη), λειτούργησε καλά και υπήρχαν πολλά. Αργότερα, οι επιστήμονες θα υποστηρίξουν: γιατί, στη δεκαετία του '20, το τρανζίστορ δεν ήταν ανοιχτό; Γιατί ο ταλαντούχος ερευνητής, αφού δεν είχε εξαντλήσει όλες τις δυνατότητες της ανακάλυψής του, άφησε ξαφνικά αυτό; Τι μας έκανε να γυρίσουμε το έργο σε μια διαφορετική κατεύθυνση; Η απάντηση είναι ...

Το 1923, ενώ πειραματίστηκε με μια επαφή ανίχνευσης βασισμένη σε ζεύγος carborundum-steel wire, ο Oleg Losev ανακάλυψε μια ελαφριά λάμψη στη διασταύρωση δύο ανόμοιων υλικών. Προηγουμένως, δεν είχε παρατηρήσει ένα τέτοιο φαινόμενο, αλλά πριν από αυτό, χρησιμοποιήθηκαν άλλα υλικά. Το Carborundum (καρβίδιο του πυριτίου) δοκιμάστηκε για πρώτη φορά. Ο Λοσέφ επανέλαβε το πείραμα - και πάλι φωτίζεται ένας ημιδιαφανής κρύσταλλος κάτω από ένα λεπτό άκρο χάλυβα. Έτσι, λίγο πριν από 60 χρόνια, έγινε μια από τις πιο ελπιδοφόρες ανακαλύψεις των ηλεκτρονικών - ηλεκτροφωταύγεια μιας διασταύρωσης ημιαγωγών. Ο Λωζέφ ανακάλυψε το φαινόμενο τυχαία ή υπήρχαν επιστημονικές προϋποθέσεις, τώρα είναι δύσκολο να κρίνουμε.Ο ένας ή ο άλλος, αλλά ένας νεαρός ταλαντούχος ερευνητής δεν πέρασε από ένα ασυνήθιστο φαινόμενο, δεν το ταξινόμησε ως τυχαίο θόρυβο, αντίθετα, έδινε ιδιαίτερη προσοχή και υπολόγισε ότι βασίστηκε σε μια αρχή που είναι ακόμα άγνωστη στην πειραματική φυσική.

Η φωταύγεια μελετήθηκε επανειλημμένα σε διάφορα υλικά, υπό διαφορετικές συνθήκες θερμοκρασίας και ηλεκτρικές συνθήκες, εξετάστηκε υπό μικροσκόπιο. Γίνεται ολοένα και πιο προφανές στον Losev ότι ασχολήθηκε με μια ανακάλυψη. "Είναι πιο πιθανό να συμβεί μια εντελώς ιδιότυπη ηλεκτρονική εκφόρτιση, η οποία, όπως δείχνει η εμπειρία, δεν έχει λαμπερά ηλεκτρόδια", γράφει σε άλλο άρθρο. Έτσι, η καινοτομία, το άγνωστο στην επιστήμη της ανοιχτής λάμψης για τον Λωσέβο είναι αναμφισβήτητο, αλλά δεν υπάρχει κατανόηση της φυσικής ουσίας του φαινομένου.

Έχουν διατυπωθεί διάφορες εκδοχές σχετικά με τις φυσικές αιτίες της ανοικτής λάμψης. Εκφράζει ένα από αυτά στο ίδιο άρθρο: «Πιθανότατα, το κρυστάλλινο λάμπει από τον ηλεκτρονικό βομβαρδισμό παρόμοια με τη λάμψη των διαφόρων μεταλλικών στοιχείων στους σωλήνες φρούτων». Αργότερα, ελέγχοντας αυτή την εξήγηση, ο Λωζέβ τοποθετεί διάφορους κρυστάλλους σε ένα καθοδικό σωλήνα και, όταν ακτινοβοληθεί, συγκρίνει τα φάσματα και την ένταση του εκπεμπόμενου φωτός με παρόμοια χαρακτηριστικά της λάμψης του ανιχνευτή. Διαπιστώνεται μια σημαντική ομοιότητα, αλλά το ζήτημα της σαφούς κατανόησης της φυσικής του φαινομένου, σύμφωνα με τον Λοζέφ, παραμένει ανοιχτό.

Ο επιστήμονας επικεντρώνει όλες τις προσπάθειές του σε μια βαθιά και λεπτομερή μελέτη του φωτεινού ανιχνευτή Carborundum.

Στο Νο. 5 του περιοδικού TiTbp για το 1927, εμφανίζεται ένα μεγάλο άρθρο, "Ανιχνευτής Φωτεινού Carborundum και Ανίχνευση με Κρύσταλλα", στο οποίο ο πειραματιστής γράφει: "Μπορούμε να διακρίνουμε δύο τύπους φωταύγειας ... φωταύγειας! "Μια πράσινο-μπλε, φωτεινή μικρή κουκκίδα και φωταύγεια ΙΙ, όταν μια σημαντική επιφάνεια του κρυστάλλου φθορίζει έντονα." Μόλις λίγες δεκαετίες αργότερα, αποδείχθηκε ότι ως αποτέλεσμα της τυχαίας εισαγωγής ατόμων από άλλα στοιχεία στο κρυσταλλικό πλέγμα Carborundum, δημιουργήθηκαν ενεργά κέντρα στα οποία παρουσιάστηκε έντονος ανασυνδυασμός των σημερινών φορέων, ως αποτέλεσμα του οποίου εκπέμπονται τα ποσοτικά στοιχεία της φωτεινής ενέργειας.

Με τον πειραματισμό με διαφορετικούς τύπους κρυστάλλων και διαφορετικά σύρματα επαφής ο O.V. Losev κάνει δύο σημαντικά συμπεράσματα: η λάμψη γίνεται χωρίς θερμότητα, δηλαδή είναι "κρύο", η αδράνεια της εμφάνισης και η αποσύνθεση της λάμψης είναι εξαιρετικά μικρή, δηλαδή είναι πρακτικά αδρανής. Τώρα γνωρίζουμε: αυτά τα χαρακτηριστικά της λάμψης, τα οποία σημείωσε ο Λοσέβ τη δεκαετία του '20, είναι τα πιο σημαντικά για τη σημερινή εποχή LED, δείκτες, οπτοπλέκτες, υπέρυθροι πομποί.

Η φυσική ουσία της λάμψης είναι ακόμα ασαφής και ο Ο. Β. Λοσεβ επιζητεί επίμονα μια εξήγηση της φυσικής του φαινομένου. Σύντομα κάνει μια σημαντική παρατήρηση, πιο κοντά στην κατανόηση της ουσίας της διαδικασίας: "Κάτω από ένα μικροσκόπιο, μπορείτε να δείτε καθαρά ότι η λάμψη εμφανίζεται όταν το σύρμα επαφής ακουμπά αιχμηρά άκρα ή θραύσματα του κρυστάλλου ...", δηλαδή δημιουργείται φως σε κρυσταλλικά ελαττώματα. Οι τεχνικές αναφορές για το 1927, που φυλάσσονται στα αρχεία του Ε.Ι. Λένιν NRL, επιβεβαιώνουν πόσο καλά διεξήχθη η μελέτη του φωτεινού ανιχνευτή Carborundum. Εξετάστηκε η επίδραση ενός ισχυρού μαγνητικού πεδίου, υπεριώδους ακτινοβολίας και ακτίνων Χ. συμπεριφορά σε διάφορα μέσα - δοκιμάστηκε ο ιονισμός του αέρα που περιβάλλει τη λάμψη και μελετήθηκε η θερμική εκπομπή διαφόρων ορυκτών. Οι λανθασμένες εκδόσεις εξαφανίζονται το ένα μετά το άλλο, και βήμα προς βήμα η συσσώρευση πολύτιμων γνώσεων προχωρά. Ο ίδιος ο Λόσεφ ετοιμάζει διάφορες ποικιλίες carborundum για πειράματα, τοποθετεί δοκιμαστικές εγκαταστάσεις, πριόνια και ακονίζει μέταλλο, παίρνει μετρήσεις, κρατά τα περιοδικά εργασίας - όλα από μόνα τους, από την ιδέα μέχρι τα τελικά αποτελέσματα.

Οι μελέτες του Losez σχετικά με την ηλεκτροφωταύγεια έλαβαν μεγάλη ανταπόκριση και αναγνώριση στο εξωτερικό.Τα έργα του ανατυπώθηκαν από ξένα περιοδικά και η ανακάλυψη έλαβε το επίσημο όνομα - "Losev's Glow". Και στο εξωτερικό και προσπαθήσαμε να το χρησιμοποιήσουμε στην πράξη. Ο ίδιος ο Λοΐσβ έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για τη συσκευή "ελαφρού ρελέ", αλλά η κακή ανάπτυξη της θεωρίας στερεάς κατάστασης εκείνης της εποχής και η σχεδόν πλήρης απουσία τεχνολογίας ημιαγωγών δεν επέτρεψαν στον επιστήμονα να βρει πρακτικές εφαρμογές για εργασίες ηλεκτροφωταύγειας. Στην ουσία, σχετίζονταν με τα προβλήματα του μέλλοντος και η σειρά τους ήρθε μόνο μετά από 20-30 χρόνια.

Η πρακτική χρήση της επίδρασης της λάμψης του Losev ξεκίνησε στα τέλη της δεκαετίας του '50. Αυτό διευκολύνθηκε από την ανάπτυξη συσκευών ημιαγωγών: διόδων, τρανζίστορ, θυρίστορ. Όχι μόνο τα στοιχεία ημιαγωγών ήταν στοιχεία απεικόνισης πληροφοριών - ογκώδη και αναξιόπιστα. Ως εκ τούτου, σε όλες τις χώρες που αναπτύχθηκαν από επιστημονική και τεχνική άποψη, διεξήχθη εντατική ανάπτυξη συσκευών εκπομπής φωτός ημιαγωγών.

Η πρώτη από αυτές άρχισε να είναι εμπορικά διαθέσιμη φωσφίδιο-γάλλιο κόκκινο LED. Μετά από αυτόν εμφανίστηκε μια δίοδος καρβιδίου του πυριτίου με κίτρινη ακτινοβολία. Τη δεκαετία του εξήντα, οι φυσικοί και οι τεχνολόγοι δημιούργησαν πράσινα και πορτοκαλί LED. Τέλος, στην αρχή της τρέχουσας δεκαετίας, λήφθηκε ένα μπλε LED σχετικά με το αντιμόνιο. Παράλληλα, πραγματοποιήθηκε αναζήτηση νέων τεχνολογικών μεθόδων, υλικών ημιαγωγών και διαφανών πλαστικών. Ως αποτέλεσμα της έντονης εργασίας, η φωτεινότητα της λάμψης των συσκευών αυξήθηκε σημαντικά, αναπτύχθηκαν διάφοροι τύποι κατανεμημένων ψηφιακών αλφαριθμητικών δεικτών, δεικτών μήτρας και γραμμικών ζυγών. Συσκευές με μεταβαλλόμενο χρώμα λάμψης, καθώς και διάφορους τύπους μνημονικών εκπομποί LED που επισημαίνουν μια ποικιλία γεωμετρικών σχημάτων: ένα ορθογώνιο, ένα τρίγωνο, ένα κύκλο κλπ. Πρόσφατα, έχει προκύψει μια νέα κατηγορία συσκευών - μονάδες επίπεδων οθονών στερεάς κατάστασης, από τις οποίες μπορείτε να συναρμολογήσετε ψηφιδωτά νέας γενιάς πίνακα.

Ο επιστήμονας είναι μπροστά από τους συγχρόνους του. Η αξία του δεν είναι μόνο στην ανακάλυψη της λάμψης του ανιχνευτή, αλλά κυρίως στο γεγονός ότι με την έρευνά του έθεσε το πρόβλημα τόσο έντονα ώστε η συνέχιση των εργασιών στον τομέα αυτό να γίνει αναπόφευκτη. Έτσι, η διαίσθηση και η επιμονή του O.V. Losev οφείλεται στην εμφάνιση μιας νέας κατεύθυνσης της ηλεκτρονικής - οπτοηλεκτρονικής ημιαγωγών, η οποία έχει ένα μεγάλο μέλλον.

Διαβάστε επίσης:Η χρήση των LED σε ηλεκτρονικά κυκλώματα