LEDien historia: Losevin hehku

Nykyään Oleg Vladimirovitš Losevin nimi tunnetaan vain kapealle asiantuntijapiirille. Mikä sääli: hänen panoksensa tieteeseen ja radiotekniikan kehittämiseen on sellainen, että se antaa tälle askeettiselle tiedemiehelle jälkeläisten kiitollisen muiston.

Vallankumousta edeltäneen Tverin Oulun Losevin reaalikoulun viidennen luokan oppilas ryöstäi hiljaa tuona iltana puolisalaisessa kotradiolaboratoriossa, joka varustettiin kouluaamiaisista säästöillä ja teki toisen sähköisen squeakerin. Ja kukaan ei olisi voinut uskoa, että vaatimattomassa kohteliaassa pojassa, joka erottui luokkatovereiden keskuudessa syvällisestä fysiikan tuntemuksesta, rakastaa kokeilua, muodostuu määrätietoisen tutkijan persoonallisuus.

Kaikki alkoi julkisella luennolla langattomasta televisiosta, koska he kutsuivat radiota tuolloin, jonka piti Tverin radion vastaanottoaseman päällikkö B. M. Leshchinsky. Neljätoistavuotiaana Oleg Losev tekee viimeisen valinnan: kutsumuksensa on radiotekniikka.

Loseville satunnainen tietapaaminen tuolloin suurimman radioasiantuntijan, professori V. K. Lebedinsky kanssa osoittautui suureksi menestykseksi elämälle. Lähiliikenteen junavaunuissa kunnioitettu tiedemies ja innostunut nuori mies tapasivat ja ystävystyivät ikuisesti. Oleg vieraili usein kansainvälisten suhteiden Tver-radioasemalla, missä Lebedinsky tulee Moskovasta tieteellisiä neuvoja varten.

On maailmansota - asema harjoittaa vihollisen radioviestinnän sieppaamista. V. K. Lebedinskyn oppilas, luutnantti M. A. Bonch-Bruezich, intohimoinen radioyrityksen propagandisti, suojaa kaikin mahdollisin tavoin nuorta radioamatööriä. Olegin kotlaboratoriossa työ on täydessä vauhdissa: coherereita testataan, kideilmaisimia valmistetaan.

Vallankumouksellinen vuosi 1917 tuli. Losev päättää tällä hetkellä lukion. Hän haaveilee tullakseen radioinsinööriksi. Mutta tätä varten on tarpeen saada erityisopetus, ja hän toimittaa asiakirjat Moskovan viestintäinstituutille.

Vuonna 1918 Bonch-Bruezichin johtama aloiteryhmä muutti Nižni Novgorodiin, missä perustettiin Neuvostoliiton ensimmäinen radiotekniikan tutkimuslaitos, Nižni Novgorodin radiolaboratorio (NRL). V. K. Lebedinskystä tulee NRL: n neuvoston puheenjohtaja ja ensimmäisen kansallisen tieteellisen radiolehden "Telegraphy and Telephony Wirelessly" ("TiTbp") toimittaja. NRL: llä oli merkittävä rooli kotimaan radiotekniikan kehittämisessä.

Losev opiskeli viestintäinstituutissa vain yhden kuukauden ja pääsi pian Nižni Novgorodiin - hänen opettajiensa ja suojelijoidensa piiriin. Tietysti se ei ollut ilman aktiivista sekoitusta V. K. Lebedinskyltä. Itsetön, huomaavainen opettaja otti vastuun nuoren miehen koulutuksesta. Losev liittyi tuolloin uusimpien radiolaitteiden kehittämiseen osallistuvien laboratorioiden tutkimustoimintaan.

Intohimo langattomaan puhelinsoittoon nousi noina vuosina koko maailmaan. Lasiputki, jossa on raudasäilytykset, coherrer, on jo siirtynyt historiaan, ja pitkäkestoinen kideilmaisin lakkaa vastaamasta radiooperaattorien kasvaviin vaatimuksiin. Elektronisen lampun aikakausi oli lähestymässä. Niitä oli kuitenkin hyvin vähän, itse asiassa ainoa radioputken tyyppi R-5, ja jopa ne pysyivät kaikkien radiotekniikan pakkomielleiden unelmarajana. Siksi noiden vuosien kiireellinen tehtävä oli kideilmaisimen parantaminen. Nämä laitteet toimivat erittäin epävakaasti.

Losev tarkistaa kiteiden pinnan puhtauden ja ulkoisen rakenteen eri tiloissa, tutkii ilmaisimien virta-jänniteominaisuuksia ja arvioi niihin vaikuttavia tekijöitä.

Nuori tutkija ei poistu Nižni Novgorod -laboratoriosta päiviä: päivällä hän suorittaa kokeita, yöllä ottaa "paikansa" kolmanteen kerrokseen ennen menemistä ullakolle, missä hänen sänky on, ja hänen takkinsa toimii huovana. Se oli 1920-luvun alun "mukavuus".

Tutkimalla ilmaisimien virtajänniteominaisuuksia, Losev huomasi, että joillakin näytteillä on melko outo käyrä, mukaan lukien tapauskohta. He havaitsevat yhtä epävakaina, mutta jotain kertoo Olegille olevansa matkalla ratkaisuun. Vuoden 1921 lopulla, lyhyen loman aikana Tverissä, Losev jatkoi kokeilua nuorekas laboratoriossa. Jälleen hän ottaa sinkkiittiä ja hiiltä vanhasta lampusta, alkaa testata ilmaisinta. Mikä tämä on? Kuulokkeissa joku kaukainen asema lähettää Morkes-koodia puhtaasti ja äänekkäästi. Tätä ei ole tapahtunut ennen ... Joten - vastaanotto ei ole ilmaisin!

Tämä oli ensimmäinen puolijohdelaitteeseen perustuva heterodynelaite. Tuloksena oleva vaikutus on olennaisesti transistorivaikutuksen prototyyppi. Losev pystyi tunnistamaan ominaisuuden lyhyen putoilevan osan, joka voi johtaa värähtelevän piirin itseherätykseen. Joten 13. tammikuuta 1922 19-vuotias tutkija teki erinomaisen löytön. He ymmärtävät sen ja kuvaavat sitä teoreettisesti paljon myöhemmin, mutta toistaiseksi - käytännöllinen tulos: radio-operaattorit ympäri maailmaa saavat yksinkertaisen ilmaisinvastaanottimen, joka ei toimi huonommin kuin kallis putki-paikallisoskillaattori, ilman tilaa vieviä paristoja, ilman niukkoja elektronisia putkia ja monimutkaista asennusta.

Losev kokeili paljon materiaaleja toimivana kristallina. Paras oli puhdistettu sinkkiitti, joka saatiin fuusioimalla luonnon sinkkiittikiteiden tai puhtaan sinkkioksidin sähkökaaressa. Teräsneula toimi kosketushiuksena.

Selitys puolijohdevastaanottimesta, jolla on generatiivinen kide, ilmestyi painettuna - tämä oli viimeinen sana radiotekniikassa. Pian Oleg kehitti useita kiteillä varustettuja radiopiirejä ja kirjoitti esitteen radioamatööreille, joissa oli yksityiskohtaiset vastaanottimien ominaisuudet ja suositukset kiteiden valmistamiseksi.

Heti ensimmäisen julkaisun jälkeen Losevin löytö herätti ulkomaisten asiantuntijoiden huomion. American Radio News -lehti huudahti: "Nuori venäläinen keksijä O. V. Losev siirsi keksintönsä maailmaan ottamatta siitä patenttia!" Yksi ranskalaisista lehdistä kirjoitti taktiikkammin: "... Losev ilmoitti löytöstään ajatellen pääasiassa ystäviään - radioamatööreja ympäri maailmaa." Losevin vastaanotin sai nimensä “Kristadin”, joka tarkoitti kidekohtaista oskillaattoria. Kristadin vastaanotti heikkoja signaaleja etäisiltä lähetysasemilta, lisäsi vastaanoton selektiivisyyttä ja heikensi häiriötasoa.

Amatööriradion aalto valloitti maan nuoret ja ”Cristina Dyna Fever” alkoi. Sinkkiittiä oli vaikea saada, he yrittivät mitä tuli käsiinsä - mitä tahansa kideä. Massatutkimus on tuonut toisen löytön - galena (keinotekoinen lyijyn kiilto), se toimi hyvin, ja sitä oli paljon. Myöhemmin tutkijat väittävät: miksi transistori ei ollut 20-luvulla auki? Miksi lahjakas tutkija jättää äkkiä jättämättä kaikki löytönsä mahdollisuudet? Mikä sai meidät kääntämään teoksen toiseen suuntaan? Vastaus on ...

Vuonna 1923 Oleg Losev kokeili karborundium - teräslankapariin perustuvaa havaitsemiskontaktia ja löysi heikon hehkun kahden erilaisen materiaalin risteyksestä. Aikaisemmin hän ei havainnut tällaista ilmiötä, mutta ennen sitä käytettiin muita materiaaleja. Carborundum (piikarbidi) testattiin ensimmäistä kertaa. Losev toisti kokeilun - ja jälleen läpinäkyvä kide ohutteräiskärjen alla syttyi. Joten vähän yli 60 vuotta sitten tehtiin yksi lupaavimmista elektroniikan löytöistä - puolijohdeliitännän elektroluminesenssi. Losev löysi ilmiön sattumalta tai oli olemassa tieteellisiä edellytyksiä, nyt on vaikea arvioida.Tavalla tai toisella, mutta nuori lahjakas tutkija ei ohittanut epätavallista ilmiötä, ei luokitellut sitä sattumanvaraisiksi häiriöiksi, päinvastoin, kiinnittänyt tarkkaan huomiota ja arvasi sen perustuvan periaatteelle, jota kokeellinen fysiikka ei vielä tunne.

Luminesenssia tutkittiin toistuvasti erilaisista materiaaleista, erilaisissa lämpötila- ja sähköoloissa, tutkittiin mikroskoopilla. Loseville tuli yhä selvemmäksi, että hän oli tekemisissä löytöllä. "On todennäköisempää, että täällä tapahtuu täysin omituinen elektroninen purkaus, jossa, kuten kokemus osoittaa, ei ole hehkuvia elektrodeja", hän kirjoittaa toisessa artikkelissa. Joten uutuus, Loseville avoimen hehkua tieteelle tuntematon, on kiistaton, mutta ilmiön fyysisestä olemuksesta ei ole ymmärrystä.

Useita versioita on muotoiltu avoimen hehkun fysikaalisista syistä. Hän ilmaisee yhden niistä samassa artikkelissa: "Todennäköisesti kide hehkuu sähköisistä pommituksista samalla tavalla kuin hedelmäputkien eri mineraalien hehku". Myöhemmin tarkastaessaan tämän selityksen, Losev sijoittaa erilaisia ​​kiteitä katodivalaisevaan putkeen ja säteilytettynä vertaamalla emittoidun valon spektriä ja voimakkuutta ilmaisimen hehkujen vastaaviin ominaisuuksiin. Merkittävää samankaltaisuutta löytyy, mutta kysymys ilmiön fysiikan selkeästä ymmärtämisestä Losevin mukaan on edelleen avoin.

Tutkija keskittää kaikki ponnistelunsa syvälle ja yksityiskohtaiselle tutkimukselle valossa olevasta karborundumdetektorista.

TiTbp-lehden numerossa 5 vuodelta 1927 ilmestyy suuri artikkeli ”Valaiseva karborundumdetektori ja detektio kiteillä”, jossa kokeilija kirjoittaa: “Kaksi tyyppiä luminesenssista voidaan erottaa ... luminesenssi! "Vihertävän sininen, kirkas pieni piste ja luminesenssi II, kun kiteen merkittävä pinta fluoresoi kirkkaasti." Vain muutamaa vuosikymmentä myöhemmin käy ilmi, että muiden elementtien atomien satunnaisen lisäämisen seurauksena karborundumkiteiden hilaan muodostettiin aktiivisia keskuksia, joissa tapahtui virran kantajien intensiivistä rekombinaatiota, minkä seurauksena valon energian kvantit vapautuivat.

Kokeilemalla erityyppisiä kiteitä ja erilaisia ​​kosketusjohtoja, O. V. Losev tekee kaksi tärkeää johtopäätöstä: hehku tapahtuu ilman lämpöä, ts. Se on ”kylmä”, hehkuvuuden ulkonäön ja heikkenemisen hitaus on erittäin pieni, ts. Se on käytännöllisesti katsoen inertti. Nyt tiedämme: nämä hehkuvuusominaisuudet, jotka Losev totesi 20-luvulla, ovat tärkeimmät tämän päivän kannalta LEDit, merkkivalot, optoerottimet, infrapunasäteilijät.

Hehku fyysinen olemus on edelleen epäselvä, ja O. V. Losev etsii jatkuvasti selitystä ilmiön fysiikasta. Pian hän tekee yhden tärkeän havainnon, lähempänä prosessin ymmärrystä: “Mikroskoopin alla voit selvästi nähdä, että hehku tapahtuu, kun kosketuslanka koskettaa kristallin teräviä reunoja tai murtumia ...”, ts. Valoa syntyy kidevikoihin. Vuoden 1927 tekniset raportit, jotka on tallennettu V. I. Lenin NRL: n arkistoon, vahvistavat, kuinka perusteellisesti valon karborundumdetektorin tutkimus tehtiin. Tutkittiin voimakkaan magneettikentän, ultraviolettisäteilyn ja röntgenkuvien vaikutusta; käyttäytyminen erilaisissa väliaineissa - hehkua ympäröivän ilman ionisoitumista testattiin ja tutkittiin eri mineraalien lämpöpäästöjä. Virheelliset versiot katoavat peräkkäin, ja arvokkaan tiedon kertyminen etenee askel askeleelta. Losev itse valmistaa erilaisia ​​carborundum-lajikkeita kokeiluja varten, asentaa koelaitoksia, sahaa ja teroittaa metallia, tekee mittauksia, pitää työpäiväkirjoja - itse yksin ideasta lopputulokseen saakka.

Losezin tutkimukset elektroluminesenssista ovat saaneet laajaa vastausta ja tunnustusta ulkomailla.Hänen teoksensa uusittiin ulkomaisissa lehdissä, ja löytö sai virallisen nimen - ”Losevin hehku”. Sekä ulkomailla että olemme yrittäneet käyttää sitä käytännössä. Losev itse sai patentin ”valorele” -laitteelle, mutta puolijohdeteorian heikko kehitys tuolloin ja puolijohdeteknologian lähes täydellinen puuttuminen eivät antaneet tiedemiehelle mahdollisuutta löytää käytännöllisiä sovelluksia elektroluminesenssityöhön. Pohjimmiltaan ne liittyivät tulevaisuuden ongelmiin, ja käänne tuli heille vasta 20-30 vuoden kuluttua.

Losevin hehkuefektin käytännöllinen käyttö alkoi 50-luvun lopulla. Tätä helpotti puolijohdelaitteiden kehittäminen: diodit, transistorit, tyristorit. Ei vain puolijohdeelementit olivat informaationäyttöelementtejä - tilaa vieviä ja epäluotettavia. Siksi kaikissa tieteellisesti ja teknisesti kehitetyissä maissa tehtiin intensiivistä puolijohdevaloa emittoivien laitteiden kehittämistä.

Ensimmäinen niistä alkoi olla kaupallisesti saatavana fosfidi-galliumpunaisena LED-merkkivalona. Hänen seurauksena ilmestyi piikarbididiodi keltaisella säteilyllä. Fyysikot ja teknologit loivat 1960-luvulla vihreitä ja oransseja LED-valoja. Lopuksi, tämän vuosikymmenen alussa saatiin antimonidilta sininen LED. Samanaikaisesti etsittiin uusia teknologisia menetelmiä, puolijohdemateriaaleja ja läpinäkyviä muoveja. Intensiivisen työn tuloksena laitteiden hehkuvuus kirkastui merkittävästi, kehitettiin erityyppisiä segmentoituja digitaalisia aakkosnumeerisia indikaattoreita, matriisi-indikaattoreita ja lineaarisia asteikkoja. Laitteet, joiden hehkuva väri muuttuu, sekä erityyppiset LED-muistimoottorit, jotka korostavat erilaisia ​​geometrisia muotoja: suorakulmio, kolmio, ympyrä jne. Äskettäin on syntynyt uusi laiteluokka - litteiden solid-state-näyttöjen moduulit, joista voit koota mosaiikkinäytöt ja uuden sukupolven hallitus.

Tutkija on aikakautensa edellä. Hänen ansiokseen ei kuulu pelkästään ilmaisimen hehku havaitseminen, vaan pääasiassa se, että hän on niin kiireellisesti aiheuttanut ongelman tutkimuksessaan, että työn jatkaminen tällä alueella on tullut väistämätöntä. Siksi O. V. Losevin intuitio ja sinnikkyys ovat pakollisia uuden elektroniikan suunnan - puolijohdeoptoelektroniikan - syntymiselle, jolla on valtava tulevaisuus.

Lue myös:LEDien käyttö elektronisissa piireissä