Historie LED: Losevova záře

Jméno Olega Vladimiroviče Loseva je dnes známo pouze úzkému okruhu odborníků. Jaká škoda: jeho příspěvek k vědě, k rozvoji radiotechniky je takový, že opravňuje tohoto asketického vědce k vděčné paměti jeho potomků.

Žák pátého ročníku skutečné školy předrevoluční Tver Oleg Losev ten večer tiše prohrabal ve své polotajné domácí radiové laboratoři, kterou vybavil penězi ušetřenými ze školních snídaní a udělal další elektrický squeaker. A nikdo si nemohl myslet, že u skromného slušného chlapce, který vynikl mezi spolužáky s hlubokým porozuměním fyzice, láskou k experimentování, se utváří osobnost cílevědomého vědce.

Všechno to začalo veřejnou přednáškou o bezdrátové telegrafii, protože v té době volali rádiom, který byl dodán vedoucím přijímací stanice Tverského rádia B. M. Leshchinsky. Ve čtrnácti letech Oleg Losev udělá poslední volbu: jeho povoláním je radiotechnika.

Pro Loseva se ukázalo, že náhodné silniční setkání s největším rádiovým specialistou té doby profesorem V.K. Lebedinským bylo pro život velkým úspěchem. Ve voze příměstských vlaků se ctihodný vědec a nadšený mladý muž setkali a navždy se stali přáteli. Oleg často navštěvoval Tverskou rozhlasovou stanici mezinárodních vztahů, kde Lebedinsky přichází z Moskvy pro vědecké rady.

Existuje světová válka - stanice se zabývá zachycením rádiových komunikací nepřítele. Žák V. K. Lebedinského, poručíka M.A. Bonch-Bruezich, vášnivý propagandista rozhlasového obchodu, hlídá mladého radioamatéra všemi možnými způsoby. V domácí laboratoři Olega je práce v plném proudu: testují se spolumajitelé, vyrábějí se detektory krystalů.

Přišel revoluční rok 1917. Losev v této době dokončuje střední školu. Sní o tom, že se stane rádiem. K tomu je však nutné získat speciální vzdělání a předkládá dokumenty Moskevskému komunikačnímu institutu.

V roce 1918 se iniciativní skupina vedená Bonchem-Bruezichem přestěhovala do Nižného Novgorodu, kde byl vytvořen první výzkumný ústav radiotechniky v sovětském Rusku, Laboratoř radiového výzkumu Nižniho Novgorodu (NRL). V.K. Lebedinsky se stává předsedou rady NRL a redaktorem prvního národního vědeckého rozhlasového časopisu „Telegraphy and Telephony Wirelessly“ („TiTbp“). NRL hrála hlavní roli ve vývoji domácí rádiové technologie.

Losev studoval na Institutu komunikací jen měsíc a brzy se ocitl v Nižním Novgorodu - v kruhu svých učitelů a patronů. Samozřejmě to nebylo bez aktivního rozrušení V.K. Lebedinského. Nezištný a pozorný učitel převzal odpovědnost za výchovu mladého muže. Losev se připojil k výzkumným činnostem laboratoří zabývajících se vývojem nejnovějších rádiových zařízení v té době.

Vášeň pro bezdrátovou telegrafii v těchto letech zametla celý svět. Skleněná trubice se železnými pilinami, coherrerem, již ustoupila do historie a detektor krystalů s dlouhými mastnotami přestal uspokojovat rostoucí požadavky rádiových operátorů. Blížila se éra elektronické lampy. Bylo jich však velmi málo, ve skutečnosti jediný typ R-5 rádiové trubice, a to dokonce zůstalo na hranici snů všech posedlých rádiovou technologií. Proto naléhavým úkolem těchto let bylo zlepšení detektoru krystalů. Tato zařízení fungovala velmi nestabilně.

Losev kontroluje čistotu povrchu a vnější strukturu krystalů, v různých režimech studuje charakteristiky proudového napětí detektorů a hodnotí faktory, které je ovlivňují.

Mladý vědec několik dní neopouští laboratoř Nižnij Novgorod: během dne, kdy provádí experimenty, v noci zaujímá své „místo“ ve třetím patře, než odchází do podkroví, kde je jeho postel, a jeho kabát slouží jako přikrývka. To bylo „pohodlí“ na počátku 20. let.

Při studiu charakteristik proudového napětí detektorů si Losev všiml, že některé vzorky mají poněkud podivnou křivku, včetně části dopadu. Detekují stejně nestabilní, ale něco řekne Olegovi, že je na cestě k řešení. Na konci roku 1921, během krátké dovolené v Tveru, Losev pokračoval ve svých experimentech ve své mladé laboratoři. Znovu vezme zinek a uhlí ze staré lampy, začne testovat detektor. Co je to? Ve sluchátkách nějaká vzdálená stanice vysílá Morseův kód čistě a hlasitě. To se nestalo dříve ... Takže - příjem není detektor!

Toto bylo první heterodynové zařízení založené na polovodičovém zařízení. Výsledný efekt je v podstatě prototypem tranzistorového efektu. Losev byl schopen identifikovat krátce padající část charakteristiky, která může vést k samobrušení oscilačního obvodu. Takže 13. ledna 1922 provedl 19letý vědec vynikající objev. Budou to rozumět a teoreticky to popsat mnohem později, ale prozatím - praktický výsledek: radio operátoři po celém světě získají jednoduchý detektorový přijímač, který nefunguje horší než drahý trubkový lokální oscilátor, bez objemných baterií, bez omezených elektronických trubic a komplikovaného nastavení.

Losev vyzkoušel spoustu materiálů jako pracovní krystal. Nejlépe se ukázalo, že byl zinkit zušlechtěný získaným fúzí v elektrickém oblouku přírodních krystalů zinku a čistého oxidu zinečnatého. Jako kontaktní vlasy sloužila ocelová jehla.

V tisku se objevil popis polovodičového přijímače s generujícím krystalem - to bylo poslední slovo v radiotechnice. Oleg brzy vyvinul řadu rádiových obvodů s krystaly a napsal brožuru pro radioamatéry s podrobnými charakteristikami přijímačů a doporučení pro výrobu krystalů.

Ihned po první publikaci přitahoval Losevův objev pozornost zahraničních odborníků. Časopis American Radio News zvolal: „Mladý ruský vynálezce O. V. Losev přenesl svůj vynález na svět, aniž by na něj udělal patent!“ Jeden z francouzských časopisů psal taktičtěji: „... Losev oznámil svůj objev, přemýšlel především o svých přátelech - radioamatérech po celém světě.“ Losevův přijímač byl jmenován „Kristadin“, což znamenalo křišťálový místní oscilátor. Kristadin přijímal slabé signály ze vzdálených vysílacích stanic, zvýšil selektivitu příjmu a oslabil úroveň rušení.

Vlna amatérského rádia pohltila mládež v zemi a začala „horečka Cristina Dyna“. Zincite bylo těžké sehnat, zkusili to, co se stalo - jakýkoli krystal. Hromadný výzkum přinesl další nález - galenu (umělý lesk olova), fungovalo to dobře a bylo jich mnoho. Později budou vědci argumentovat: proč ve 20. letech nebyl tranzistor otevřený? Proč nadaný vědec, který nevyčerpal všechny možnosti svého objevu, ho náhle opustil? Co nás přimělo obrátit práci jiným směrem? Odpověď zní ...

V roce 1923, při experimentování s detekčním kontaktem založeným na dvojici drátů z karborund - oceli, objevil Oleg Losev slabou záři na křižovatce dvou odlišných materiálů. Dříve tento jev nezpozoroval, ale předtím byly použity jiné materiály. Poprvé byl testován karborund (karbid křemíku). Losev opakoval experiment - a znovu se rozsvítil průsvitný krystal pod tenkou ocelovou špičkou. Takže před více než 60 lety došlo k jednomu z nejslibnějších objevů elektroniky - elektroluminiscence polovodičového přechodu. Losev objevil tento jev náhodou nebo existovaly vědecké předpoklady, nyní je těžké soudit.Tak či onak, ale mladý talentovaný vědec neprošel neobvyklým jevem, neklasifikoval ho jako náhodný hluk, naopak, věnoval velkou pozornost, a hádal, že je založen na principu, který je experimentální fyzice dosud neznámý.

Luminiscence byla opakovaně studována na různých materiálech, za různých teplotních a elektrických podmínek, byla zkoumána pod mikroskopem. Losevovi bylo stále více zřejmé, že se zabývá objevem. "Je pravděpodobnější, že se zde vyskytne zcela zvláštní elektronický výboj, který, jak ukazují zkušenosti, nemá žhavé elektrody," píše v jiném článku. Novinkou, pro vědu otevřenou záři pro Losev, která je pro vědu neznámá, je nepopiratelná, ale neexistuje pochopení fyzické podstaty tohoto jevu.

Bylo navrženo několik verzí týkajících se fyzických příčin otevřené záře. Jeden z nich vyjadřuje ve stejném článku: „S největší pravděpodobností krystaly září z elektronického bombardování podobně jako záře různých minerálů v ovocných zkumavkách“. Později, po kontrole tohoto vysvětlení, umístí Losev různé krystaly do katodové luminiscenční trubice a po ozáření porovná spektra a intenzitu emitovaného světla s podobnými charakteristikami záře detektoru. Byla nalezena významná podobnost, ale otázka jasného pochopení fyziky jevu podle Loseva zůstává otevřená.

Vědec zaměřuje veškeré své úsilí na hlubokou a podrobnou studii detektoru světelného karborunda.

V č. 5 časopisu TiTbp pro rok 1927 se objevuje velký článek „Detektor luminous carborundum and Detection with Crystals“, ve kterém experimentátor píše: „Lze rozlišovat dva typy luminiscence ... luminiscence! "Zeleno-modrá, jasná malá tečka a luminiscence II, když výrazný povrch krystalu jasně fluoreskuje." Teprve o několik desetiletí později se ukázalo, že v důsledku náhodného zavedení atomů jiných prvků do krystalové mřížky karborund byla vytvořena aktivní centra, ve kterých došlo k intenzivní rekombinaci současných nosičů, v důsledku čehož byla vypuzena kvanta světelné energie.

Experimentování s různými typy krystalů a různými kontaktními dráty, O. V. Losev učiní dva důležité závěry: záře nastává bez tepla, to znamená, že je „studená“, setrvačnost vzhledu a rozpadu záře je extrémně malá, to znamená, že je prakticky inertialess. Teď víme: tyto charakteristiky záře, které zaznamenal Losev ve 20. letech, jsou pro dnešní nejdůležitější LED diody, indikátory, optočleny, infračervené zářiče.

Fyzická podstata záře je stále nejasná a O. V. Losev neustále hledá vysvětlení fyziky tohoto jevu. Brzy provede jedno důležité pozorování, blíže k pochopení podstaty procesu: „Pod mikroskopem jasně vidíte, že záře nastane, když se kontaktní drát dotkne ostrých hran nebo zlomenin krystalu ...“, to znamená, že na krystalických defektech se generuje světlo. Technické zprávy za rok 1927 uložené v archivech NRL V. I. Lenina potvrzují, jak důkladně bylo provedeno studium detektoru světelného karborunda. Byl studován účinek silného magnetického pole, ultrafialového záření a rentgenového záření; Chování v různých médiích - byla testována ionizace vzduchu obklopujícího záři a byla studována tepelná emise různých minerálů. Chybné verze mizí jeden po druhém a postupně dochází k hromadění cenných znalostí. Losev sám připravuje různé druhy carborundum pro experimenty, montuje zkušební zařízení, pily a ostří kov, provádí měření, udržuje pracovní deníky - sám od nápadu až po konečné výsledky.

Losezovy studie elektroluminiscence získaly v zahraničí širokou odezvu a uznání.Jeho díla byla přetištěna zahraničními časopisy a objev dostal oficiální název - „Losevova záře“. V zahraničí jsme se pokusili použít v praxi. Sám Losev získal patent na zařízení pro „světelné relé“, ale špatný vývoj teorie pevných látek v té době a téměř úplná absence polovodičové technologie neumožňují vědci najít praktické aplikace pro elektroluminiscenční práci. V podstatě se týkaly problémů budoucnosti a obrat k nim přišel až po 20–30 letech.

Praktické využití účinku Losevovy záře začalo koncem padesátých let. To bylo usnadněno vývojem polovodičových zařízení: diody, tranzistory, tyristory. Nejen polovodičové prvky byly informační zobrazovací prvky - objemné a nespolehlivé. Proto ve všech zemích, které byly vyvinuty vědeckým a technickým způsobem, byl prováděn intenzivní vývoj polovodičových zařízení emitujících světlo.

Prvním z nich byla komerčně dostupná červená LED s fosfid-galiemi. Za ním se objevila dioda z karbidu křemíku se žlutým zářením. V šedesátých letech fyzici a technologové vytvořili zelené a oranžové LED diody. Nakonec, na začátku současné dekády, byla získána modrá LED na antimonidu. Souběžně se hledaly nové technologické metody, polovodičové materiály a průhledné plasty. V důsledku intenzivní práce se výrazně zvýšila jasnost zařízení, byly vyvinuty různé typy segmentovaných digitálních alfanumerických ukazatelů, maticových indikátorů a lineárních měřítek. Zařízení s měnící se zářivou barvou, stejně jako různé typy LED mnemonických zářičů, které zvýrazňují různé geometrické tvary: obdélník, trojúhelník, kruh atd. V poslední době se objevila nová třída zařízení - moduly plochých polovodičových obrazovek, z nichž můžete sestavovat mozaikové obrazovky a deska nové generace.

Vědec je před svými současníky. Jeho zásluhou není jen objev detektorové záře, ale hlavně skutečnost, že svým výzkumem problém nastolil tak ostře, že pokračování v práci v této oblasti se stalo nevyhnutelným. Intuitivita a vytrvalost O. V. Loseva je způsobena vznikem nového směru elektroniky - polovodičové optoelektroniky, který má velkou budoucnost.

Přečtěte si také:Využití LED v elektronických obvodech