L'histoire des LED: la lueur de Losev

Le nom d'Oleg Vladimirovich Losev n'est aujourd'hui connu que d'un cercle restreint de spécialistes. Quel dommage: sa contribution à la science, au développement de la radio-ingénierie est telle qu'elle donne à ce scientifique ascétique la mémoire reconnaissante de ses descendants.

L'élève de la cinquième année de la vraie école du pré-révolutionnaire Tver Oleg Losev a tranquillement fouillé ce soir-là dans son laboratoire de radio domestique semi-secret, qu'il a équipé avec de l'argent économisé des petits déjeuners de l'école et fait un autre grincement électrique. Et personne n'aurait pu penser que chez un modeste garçon poli qui se démarquait parmi ses camarades de classe avec une profonde compréhension de la physique, un amour de l'expérimentation, la personnalité d'un chercheur déterminé se forme.

Tout a commencé par une conférence publique sur la télégraphie sans fil, comme ils appelaient la radio à cette époque, qui a été prononcée par le chef de la station de réception radio Tver B. M. Leshchinsky. A quatorze ans, Oleg Losev fait le choix final: sa vocation est l'ingénierie radio.

Pour Losev, une rencontre accidentelle sur la route avec le plus grand spécialiste de la radio de l'époque, le professeur V.K. Lebedinsky, s'est avérée être un grand succès pour la vie. À bord d'un train de banlieue, un vénérable scientifique et un jeune homme enthousiaste se sont rencontrés et sont devenus amis pour toujours. Oleg a souvent visité la station de radio Tver des relations internationales, où Lebedinsky vient de Moscou pour des conseils scientifiques.

Il y a une guerre mondiale - la station est engagée dans l'interception des communications radio de l'ennemi. L'élève de V.K.Lebedinsky, lieutenant M.A.Bonch-Bruezich, un propagandiste passionné de radio, garde de toutes les manières possibles le jeune radio-amateur. Au laboratoire d'origine d'Oleg, le travail bat son plein: des cohéreurs sont testés, des détecteurs de cristal sont en cours de réalisation.

L'année révolutionnaire de 1917 est arrivée. Losev termine actuellement ses études secondaires. Il rêve de devenir ingénieur radio. Mais pour cela, il est nécessaire d'obtenir une éducation spéciale, et il soumet des documents à l'Institut des communications de Moscou.

En 1918, un groupe d'initiative dirigé par Bonch-Bruezich s'installe à Nizhny Novgorod, où le premier institut de recherche en génie radio en Russie soviétique, le Nizhny Novgorod Radio Laboratory (NRL), est créé. V.K. Lebedinsky devient président du Conseil de la LNR et rédacteur en chef de la première revue radiophonique scientifique nationale "Telegraphy and Telephony Wirelessly" ("TiTbp"). NRL a joué un rôle majeur dans le développement de la technologie radio nationale.

Losev a étudié à l'Institut des communications pendant seulement un mois et s'est rapidement retrouvé à Nijni Novgorod - dans le cercle de ses professeurs et de ses mécènes. Bien sûr, ce ne fut pas sans une agitation active de V.K. Lebedinsky. Un enseignant désintéressé et attentif a pris la responsabilité de l'éducation d'un jeune homme. Losev a rejoint les activités de recherche des laboratoires engagés dans le développement des derniers équipements radio de l'époque.

La passion pour la télégraphie sans fil de ces années a balayé le monde entier. Un tube de verre avec de la limaille de fer, un cohéreur, a déjà reculé dans l'histoire, et le détecteur de cristal de longue date a cessé de satisfaire les demandes croissantes des opérateurs radio. L'ère d'une lampe électronique est arrivée. Cependant, il y en avait très peu, en fait, le seul type de tube radio R-5, et même cela restait la limite des rêves de tous les obsédés par la technologie radio. Par conséquent, la tâche urgente de ces années a été l'amélioration du détecteur de cristal. Ces appareils fonctionnaient très instables.

Losev vérifie la propreté de la surface et la structure externe des cristaux, dans différents modes, étudie les caractéristiques courant-tension des détecteurs et évalue les facteurs qui les influencent.

Le jeune chercheur ne quitte pas le laboratoire de Nizhny Novgorod pendant des jours: pendant la journée il mène des expériences, la nuit il prend sa «place» au troisième étage, avant d'aller au grenier, où se trouve son lit, et son manteau sert de couverture. C'était le "confort" du début des années 1920.

En étudiant les caractéristiques courant-tension des détecteurs, Losev a remarqué que certains échantillons ont une courbe assez étrange, y compris la section incidente. Ils détectent tout aussi instable, mais quelque chose dit à Oleg qu'il est sur le point de trouver une solution. Fin 1921, lors de courtes vacances à Tver, Losev poursuit ses expériences dans son jeune laboratoire. Encore une fois, il prend la zincite et le charbon de bois de l'ancienne lampe, commence à tester le détecteur. Qu'est ce que c'est Dans les écouteurs, une station distante transmet le code Morse proprement et fort. Cela n'était pas arrivé auparavant ... Donc - la réception n'est pas un détecteur!

Ce fut le premier appareil hétérodyne basé sur un appareil semi-conducteur. L'effet résultant est essentiellement un prototype de l'effet transistor. Losev a pu identifier une courte section tombante de la caractéristique qui peut conduire à l'auto-excitation du circuit oscillatoire. Ainsi, le 13 janvier 1922, un chercheur de 19 ans a fait une découverte exceptionnelle. Ils le comprendront et le décriront théoriquement beaucoup plus tard, mais pour l'instant - le résultat pratique: les opérateurs de radio du monde entier obtiennent un récepteur détecteur simple qui ne fonctionne pas pire qu'un oscillateur local à tube coûteux, sans batteries encombrantes, sans tubes électroniques rares et configuration compliquée.

Losev a essayé beaucoup de matériaux comme cristal de travail. Le meilleur était la zincite raffinée obtenue par fusion dans un arc électrique de cristaux de zincite naturelle ou d'oxyde de zinc pur. Une aiguille en acier servait de poils de contact.

La description d'un récepteur semi-conducteur avec un cristal générateur est apparue sur papier - ce fut le dernier mot de l'ingénierie radio. Bientôt, Oleg a développé un certain nombre de circuits radio avec des cristaux et a écrit une brochure pour les radio-amateurs avec des caractéristiques détaillées des récepteurs et des recommandations pour la fabrication de cristaux.

Immédiatement après la première publication, la découverte de Losev a attiré l’attention des experts étrangers. Le magazine américain Radio News s'est exclamé: "Le jeune inventeur russe O. V. Losev a transféré son invention au monde sans en faire breveter!" Un des magazines français a écrit avec plus de tact: "... Losev a annoncé sa découverte, pensant principalement à ses amis - les radio-amateurs du monde entier". Le récepteur de Losev a été nommé "Kristadin", ce qui signifiait un oscillateur local à cristal. Kristadin a reçu des signaux faibles de stations d'émission éloignées, a augmenté la sélectivité de la réception et affaibli le niveau d'interférence.

Une vague de radio amateur a englouti la jeunesse du pays, et la «Cristina Dyna Fever» a commencé. La zincite était difficile à obtenir, ils ont essayé ce qui était à portée de main - n'importe quel cristal. La recherche de masse a apporté une autre découverte - la galène (éclat de plomb artificiel), cela a bien fonctionné, et il y en avait beaucoup. Plus tard, les scientifiques discuteront: pourquoi, dans les années 20, le transistor n'était pas ouvert? Pourquoi le chercheur doué, n'ayant pas épuisé toutes les possibilités de sa découverte, l'a-t-il soudainement quitté? Qu'est-ce qui nous a fait tourner le travail dans une direction différente? La réponse est ...

En 1923, en expérimentant un contact de détection basé sur une paire de fils de carborundum et d'acier, Oleg Losev a découvert une faible lueur à la jonction de deux matériaux différents. Auparavant, il n'avait pas observé un tel phénomène, mais avant cela, d'autres matériaux étaient utilisés. Le carborundum (carbure de silicium) a été testé pour la première fois. Losev a répété l'expérience - et à nouveau un cristal translucide sous une fine pointe d'acier s'est allumé. Il y a un peu plus de 60 ans, l'une des découvertes les plus prometteuses de l'électronique a donc été faite - électroluminescence d'une jonction semi-conductrice. Losev a découvert le phénomène par hasard ou il y avait des pré-requis scientifiques, maintenant il est difficile de juger.D'une manière ou d'une autre, mais un jeune chercheur talentueux n'est pas passé par un phénomène inhabituel, ne l'a pas classé comme un bruit aléatoire, au contraire, a fait très attention et a deviné qu'il était basé sur un principe encore inconnu de la physique expérimentale.

La luminescence a été étudiée à plusieurs reprises sur divers matériaux, dans différentes conditions de température et conditions électriques, a été examinée au microscope. Il est devenu de plus en plus évident pour Losev qu'il s'agissait d'une découverte. "Il est plus probable qu'une décharge électronique complètement particulière se produise ici, qui, comme le montre l'expérience, n'a pas d'électrodes incandescentes", écrit-il dans un autre article. Ainsi, la nouveauté, l'inconnu de la science de la lueur ouverte pour Losev est indéniable, mais il n'y a pas de compréhension de l'essence physique du phénomène.

Plusieurs versions ont été formulées concernant les causes physiques de la lueur ouverte. Il en exprime une dans le même article: «Très probablement, le cristal brille du bombardement électronique de la même manière que la lueur de divers minéraux dans les tubes de fruits». Plus tard, vérifiant cette explication, Losev place divers cristaux dans un tube cathodique luminescent et, lorsqu'il est irradié, compare les spectres et l'intensité de la lumière émise avec des caractéristiques similaires de la lueur du détecteur. Une similitude significative est trouvée, mais la question d'une compréhension claire de la physique du phénomène, selon Losev, reste ouverte.

Le scientifique concentre tous ses efforts sur une étude approfondie et détaillée du détecteur de carborundum lumineux.

Dans le numéro 5 du magazine TiTbp pour 1927, un grand article apparaît, "Détecteur de carborundum lumineux et détection avec cristaux", dans lequel l'expérimentateur écrit: "Deux types de luminescence peuvent être distingués ... luminescence! "Un petit point bleu verdâtre et brillant et une luminescence II, lorsqu'une surface importante du cristal est fluorescente." Quelques décennies plus tard, il s'avère que, suite à l'introduction aléatoire d'atomes d'autres éléments dans le réseau cristallin du carborundum, des centres actifs ont été créés dans lesquels une intense recombinaison des porteurs de courant s'est produite, à la suite de laquelle des quanta d'énergie lumineuse ont été éjectés.

Expérimentant avec différents types de cristaux et différents fils de contact, O. V. Losev tire deux conclusions importantes: la lueur se produit sans chaleur, c'est-à-dire qu'elle est «froide», l'inertie de l'apparence et de la décroissance de la lueur est extrêmement faible, c'est-à-dire qu'elle est pratiquement sans inertie. Maintenant, nous savons: ces caractéristiques de l'éclat noté par Losev dans les années 20 sont les plus importantes pour aujourd'hui LED, indicateurs, optocoupleurs, émetteurs infrarouges.

L'essence physique de la lueur n'est pas encore claire, et O. V. Losev cherche constamment une explication de la physique du phénomène. Bientôt, il fait une observation importante, plus proche de la compréhension de l'essence du processus: «Au microscope, vous pouvez clairement voir que la lueur se produit lorsque le fil de contact touche des arêtes vives ou des fractures du cristal ...», c'est-à-dire que la lumière est générée sur les défauts cristallins. Les rapports techniques de 1927, conservés dans les archives du LNR V. I. Lénine, confirment la profondeur de l'étude du détecteur de carborundum lumineux. L'influence d'un champ magnétique puissant, du rayonnement ultraviolet et des rayons X a été étudiée; comportement dans divers milieux - l'ionisation de l'air entourant la lueur a été testée et l'émission thermique de divers minéraux a été étudiée. Les versions erronées disparaissent les unes après les autres et, étape par étape, l'accumulation de connaissances précieuses se poursuit. Losev prépare lui-même diverses variétés de carborundum pour les expériences, monte des installations d'essai, scie et affûte le métal, prend des mesures, tient des journaux de travail - tout seul, de l'idée aux résultats finaux.

Les études de Losez sur l'électroluminescence ont reçu un large écho et une reconnaissance à l'étranger.Ses œuvres ont été réimprimées par des magazines étrangers, et la découverte a reçu le nom officiel - "Losev's Glow". À l'étranger et nous avons tenté de l'utiliser dans la pratique. Losev lui-même a reçu un brevet pour le dispositif «relais de lumière», mais le faible développement de la théorie de l'état solide à cette époque et l'absence presque complète de technologie des semi-conducteurs n'ont pas permis au scientifique de trouver des applications pratiques pour les travaux d'électroluminescence. En substance, ils concernaient les problèmes de l'avenir, et le tournant ne leur est venu qu'après 20 à 30 ans.

L'utilisation pratique de l'effet de la lueur de Losev a commencé à la fin des années cinquante. Cela a été facilité par le développement de dispositifs semi-conducteurs: diodes, transistors, thyristors. Non seulement les éléments semi-conducteurs étaient des éléments d'affichage d'informations - encombrants et peu fiables. Par conséquent, dans tous les pays développés en termes scientifiques et techniques, un développement intensif de dispositifs électroluminescents à semi-conducteurs a été réalisé.

Le premier d'entre eux a commencé à être une LED rouge phosphure-gallium disponible dans le commerce. À sa suite est apparue une diode en carbure de silicium avec un rayonnement jaune. Dans les années 60, les physiciens et les technologues ont créé des LED vertes et oranges. Enfin, au début de la décennie en cours, une LED bleue a été obtenue sur l'antimonide. Parallèlement, il y avait une recherche de nouvelles méthodes technologiques, de matériaux semi-conducteurs et de plastiques transparents. À la suite d'un travail intensif, la luminosité de la lueur des appareils a été considérablement augmentée, divers types d'indicateurs alphanumériques numériques segmentés, d'indicateurs matriciels et d'échelles linéaires ont été développés. Appareils avec une couleur de lueur changeante, ainsi que différents types d'émetteurs mnémoniques à LED qui mettent en évidence une variété de formes géométriques: un rectangle, un triangle, un cercle, etc. carte nouvelle génération.

Le scientifique est en avance sur ses contemporains. Son mérite ne réside pas seulement dans la découverte de la lueur du détecteur, mais surtout dans le fait qu'avec ses recherches il a soulevé le problème si fortement que la poursuite des travaux dans ce domaine est devenue inévitable. Ainsi, l'intuition et la persévérance d'O. V. Losev sont dues à l'émergence d'une nouvelle direction de l'électronique - l'optoélectronique des semi-conducteurs, qui a un grand avenir.

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