LED: s historia: Losevs glöd

Namnet på Oleg Vladimirovich Losev idag är bara känt för en smal krets av specialister. Det är synd: hans bidrag till vetenskapen och utvecklingen av radioteknik är sådan att det ger denna asketiska forskare det tacksamma minnet av hans ättlingar.

Eleven från femte klass i den riktiga skolan i den förrevolutionära Tver Oleg Losev rummade tyst den kvällen i sitt halvhemliga hemradiolaboratorium, som han utrustade med pengar sparade från skolfrukostar och gjorde ytterligare en elektrisk gnissling. Och ingen kunde ha trott att hos en blygsam artig pojke som stod ut bland klasskamrater med en djup förståelse av fysik, en kärlek till experiment, bildas personligheten hos en målmedveten forskare.

Det hela började med en offentlig föreläsning om trådlös telegrafi, som de kallade radio vid den tiden, som levererades av chefen för Tver-radiomottagningsstationen B. M. Leshchinsky. Klockan fjorton gör Oleg Losev det sista valet: hans anrop är radioteknik.

För Losev visade sig ett oavsiktligt vägmöte med den största radiospecialisten på den tiden, professor V.K. Lebedinsky, vara stor lycka till. I vagnen av ett pendeltåg träffades en värdefull forskare och en entusiastisk ung man och blev vänner för alltid. Oleg besökte ofta Tver-radiostationen för internationella relationer, där Lebedinsky kommer från Moskva för vetenskaplig rådgivning.

Det finns ett världskrig - stationen bedriver fångarens radiokommunikation. Eleven till V.K. Lebedinsky, löjtnant M. A. Bonch-Bruezich, en passionerad propagandist för radiobranschen, skyddar på alla möjliga sätt den unga radioamatören. I hemmalaboratoriet i Oleg är arbetet i full gång: koherrar testas, kristalldetektorer tillverkas.

Det revolutionära året 1917 kom. Losev avslutar just nu gymnasiet. Han drömmer om att bli radioingenjör. Men för detta är det nödvändigt att få en specialutbildning, och han skickar in dokument till Moskva Institutet för kommunikation.

1918 flyttade en initiativgrupp under ledning av Bonch-Bruezich till Nizhny Novgorod, där det första radiotekniska forskningsinstitutet i Sovjet-Ryssland, Nizhny Novgorod Radio Laboratory (NRL), skapades. V.K. Lebedinsky blir ordförande för NRL-rådet och redaktör för den första nationella vetenskapliga radiotidskriften "Telegraphy and Telephony Wirelessly" ("TiTbp"). NRL spelade en viktig roll i utvecklingen av inhemsk radioteknik.

Losev studerade vid Institute of Communications i bara en månad och befann sig snart i Nizhny Novgorod - i kretsen av sina lärare och beskyddare. Naturligtvis var det inte utan aktiv agitation av V.K. Lebedinsky. En osjälvisk, uppmärksam lärare tog ansvaret för en ung man. Losev gick med i forskningsverksamheten hos laboratorier som var engagerade i utvecklingen av den senaste radioutrustningen vid den tiden.

Passion för trådlös telegrafi under dessa år svepte hela världen. Ett glasrör med järnfiltringar, en koherrer, har redan försvagats in i historien, och den långkontrollerade kristalldetektorn upphörde att tillfredsställa de växande kraven från radiooperatörer. Den elektroniska lampans era närmade sig. Men det var extremt få av dem, i själva verket den enda typen av R-5-radiorör, och till och med det förblev gränsen för drömmar för alla besatta av radioteknologi. Därför var dessa års brådskande uppgift förbättringen av kristalldetektorn. Dessa enheter fungerade mycket instabila.

Losev kontrollerar renheten på ytan och den yttre strukturen hos kristallerna, i olika lägen, studerar detektorernas strömspänningsegenskaper och utvärderar faktorerna som påverkar dem.

Den unga forskaren lämnar inte Nizhny Novgorod-laboratoriet på flera dagar: under dagen gör han experiment, på natten tar han sin "plats" på tredje våningen, innan han går till vinden, där hans säng är, och hans kappa fungerar som en filt. Det var "trösten" i början av 20-talet.

Efter att ha studerat detektorernas strömspänningsegenskaper märkte Losev att vissa prover har en ganska konstig kurva, inklusive incidentavsnittet. De upptäcker lika instabila, men något säger till Oleg att han är på väg till en lösning. I slutet av 1921, under en kort semester i Tver, fortsatte Losev sina experiment i sitt ungdomliga laboratorium. Återigen tar han zinkit och kol från den gamla lampan, börjar testa detektorn. Vad är det här? I hörlurarna överför någon avlägsen station Morse-kod rent och högt. Detta har inte hänt förut ... Så - mottagningen är inte detektor!

Detta var den första heterodyneenheten baserad på en halvledaranordning. Den resulterande effekten är i huvudsak en prototyp av transistoreffekten. Losev kunde identifiera ett kort fallande avsnitt av egenskaperna som kan leda till självexcitering av oscillerande krets. Så den 13 januari 1922 gjorde en 19-årig forskare en enastående upptäckt. De kommer att förstå och teoretiskt beskriva det mycket senare, men för tillfället - det praktiska resultatet: radiooperatörer över hela världen får en enkel detektormottagare som fungerar inte sämre än en dyra rörlig oscillator, utan skrymmande elbatterier, utan knappa elektroniska rör och komplicerad installation.

Losev försökte mycket material som en fungerande kristall. Det bästa var den raffinerade zinkiten erhållen genom fusion i en elektrisk båge av naturliga zinkitkristaller eller ren zinkoxid. En stålnål fungerade som kontakthår.

Beskrivningen av en halvledarmottagare med en genererande kristall dök upp i tryck - detta var det sista ordet inom radioteknik. Snart utvecklade Oleg ett antal radiokretsar med kristaller och skrev en broschyr för radioamatörer med detaljerade egenskaper för mottagarna och rekommendationer för tillverkning av kristaller.

Omedelbart efter den första publikationen lockade Losevs upptäckt utländska experter noggrann uppmärksamhet. Magasinet American Radio News utbrast: "Den unga ryska uppfinnaren O. V. Losev överförde sin uppfinning till världen utan att ta patent på den!" En av de franska tidningarna skrev mer taktfullt: "... Losev meddelade sin upptäckt och tänkte främst på sina vänner - radioamatörer över hela världen." Losevs mottagare kallades "Kristadin", vilket innebar en kristallokal oscillator. Kristadin fick svaga signaler från avlägsna sändningsstationer, ökade mottagningens selektivitet och försvagade störningsnivån.

En våg av amatörradio uppslukade landets ungdomar och "Cristina Dyna Fever" började. Zincite var svårt att få, de försökte vad som kom till hands - vilken kristall som helst. Massforskning gav ytterligare ett fynd - galena (artificiell blyglans), det fungerade bra, och det fanns mycket av det. Senare kommer forskare att argumentera: varför, på 20-talet, var transistorn inte öppen? Varför lämnade den begåvade forskaren plötsligt den som inte hade uttömt alla möjligheterna för upptäckten? Vad fick oss att vända arbetet i en annan riktning? Svaret är ...

1923, medan han experimenterade med en detekteringskontakt baserad på ett ståltrådpar av karborundum - stål, upptäckte Oleg Losev en svag glöd vid korsningen mellan två olika material. Han observerade inte ett sådant fenomen förut, men innan det användes andra material. Carborundum (kiselkarbid) testades för första gången. Losev upprepade experimentet - och återigen tändes en genomskinlig kristall under en tunn stålspets. Så för drygt 60 år sedan gjordes en av de mest lovande upptäckterna av elektronik - elektroluminescens i en halvledarkorsning. Losev upptäckte fenomenet av en slump eller det fanns vetenskapliga förutsättningar, nu är det svårt att bedöma.På ett eller annat sätt, men en ung begåvad forskare passerade inte ett ovanligt fenomen, klassificerade det inte som ett slumpmässigt brus, tvärtom, uppmärksammade noga och gissade att det var baserat på en princip som fortfarande är okänd för experimentell fysik.

Luminescensen studerades upprepade gånger på olika material under olika temperaturförhållanden och elektriska förhållanden undersöktes under ett mikroskop. Det blev alltmer uppenbart för Losev att han hade att göra med en upptäckt. "Det är mer troligt att en helt egenartad elektronisk urladdning sker här, vilket, som erfarenheten visar, inte har glödande elektroder," skriver han i en annan artikel. Så nyheten, det okända för vetenskapen med öppen glöd för Losev är obestridligt, men det finns ingen förståelse för fenomenets fysiska essens.

Flera versioner formulerades beträffande de fysiska orsakerna till det öppna glödet. Han uttrycker en av dem i samma artikel: ”Troligen glöder kristallen från elektroniskt bombardement på samma sätt som glödet av olika mineraler i fruktrören”. Senare, när man kontrollerar denna förklaring, placerar Losev olika kristaller i ett katodluminescerande rör och jämför, när den bestrålas, spektra och intensitet hos det utsända ljuset med liknande egenskaper hos detektorglödet. En betydande likhet hittas, men frågan om en klar förståelse av fenomenets fysik förblir enligt Losev öppen.

Forskaren fokuserar alla sina ansträngningar på en djup och detaljerad studie av den lysande karborundumdetektorn.

I nr 5 i TiTbp-magasinet för 1927 visas en stor artikel, "Luminous Carborundum Detector and Detection with Crystals," där experimenteraren skriver: "Två typer av luminescens kan särskiljas ... luminescens! "En grönblå, ljus liten prick och en luminescens II, när en betydande yta på kristallen fluorescerar ljust." Bara några decennier senare visar det sig att till följd av slumpmässigt införande av atomer av andra element i karborundumkristallgitteret skapades aktiva centra i vilka intensiv rekombination av nuvarande bärare inträffade, som ett resultat av vilken ljusenergikvanta sprutades ut.

Genom att experimentera med olika typer av kristaller och olika kontakttrådar gör O. V. Losev två viktiga slutsatser: glödet inträffar utan värme, det vill säga det är "kallt", trögheten i utseende och förfall av glöd är extremt liten, det vill säga det är praktiskt taget tröghet. Nu vet vi: dessa egenskaper hos glöd, som Losev noterade på 20-talet, är de viktigaste för dagens Lysdioder, indikatorer, optokopplare, infraröda sändare.

Glödets fysiska essens är fortfarande oklar, och O. V. Losev söker kontinuerligt en förklaring av fenomenets fysik. Snart gör han en viktig observation, närmare förståelsen av processens kärna: "Under ett mikroskop kan du tydligt se att glödet inträffar när kontakttråden berör skarpa kanter eller sprickor i kristallen ...", det vill säga ljus alstras vid kristallina defekter. Tekniska rapporter för 1927, lagrade i arkivet för V. I. Lenin NRL, bekräftar hur grundligt studien av den lysande karborundumdetektorn genomfördes. Påverkan av ett starkt magnetfält, ultraviolett strålning och röntgenstrålar studerades; beteende i olika media - jonisering av luften som omger glöd testades och termisk emission av olika mineraler studerades. Felaktiga versioner försvinner en efter en och steg för steg samlas värdefull kunskap. Losev förbereder sig själv olika sorters carborundum för experiment, monterar testanläggningar, sågar och skärper metall, tar mätningar, håller arbetstidsskrifter - helt själv, från idén till slutresultaten.

Losezs studier om elektroluminescens har fått stort svar och erkännande utomlands.Hans verk trycktes på nytt av utländska tidskrifter, och upptäckten fick det officiella namnet - "Losev's Glow". Både utomlands och vi har gjort försök att använda det i praktiken. Losev själv fick ett patent på "light relay" -enheten, men den dåliga utvecklingen av fast tillståndsteori vid den tiden och den nästan fullständiga frånvaron av halvledarteknologi gjorde det inte möjligt för forskaren att hitta praktiska tillämpningar för elektroluminescensarbete. I huvudsak relaterade de till framtidens problem, och vändningen kom till dem först efter 20-30 år.

Den praktiska användningen av effekten av Losevs glöd började i slutet av femtiotalet. Detta underlättades av utvecklingen av halvledarapparater: dioder, transistorer, tyristorer. Inte bara halvledarelement var informationsdisplayelement - skrymmande och opålitliga. Därför genomfördes intensiv utveckling i ljusledande enheter i alla länder som har utvecklats i vetenskapliga och tekniska termer.

Den första av dem började vara kommersiellt tillgänglig fosfid-galliumröd LED. Efter honom dök en silikonkarbid diod med gul strålning. På sextiotalet skapade fysiker och teknologer gröna och orange lysdioder. Slutligen, i början av det nuvarande decenniet, erhölls en blå LED på antimoniden. Parallellt sökte man efter nya tekniska metoder, halvledarmaterial och transparent plast. Som ett resultat av intensivt arbete ökade ljusstyrkan för glöd av enheterna avsevärt, olika typer av segmenterade digitala alfanumeriska indikatorer, matrisindikatorer och linjära skalor utvecklades. Enheter med förändrad glödfärg, såväl som olika typer av LED-mnemoniska sändare som belyser en mängd olika geometriska former: en rektangel, triangel, cirkel, etc. Nyligen har en ny klass av apparater framkommit - moduler av platta solid-state-skärmar från vilka du kan montera mosaikskärmar och ny generation styrelse.

Forskaren ligger före sina samtida. Hans förtjänst är inte bara i upptäckten av detektorglöd, utan främst i det faktum att han med sin forskning väckte problemet så kraftigt att fortsättningen av arbetet inom detta område blev oundviklig. Så, intuitionen och uthålligheten för O. V. Losev beror på uppkomsten av en ny elektronikriktning - halvledaroptoelektronik, som har en stor framtid.

Läs också:Användning av lysdioder i elektroniska kretsar