Gaismas diožu vēsture: Losevas mirdzums

Oļega Vladimiroviča Ļoseva vārds mūsdienās ir pazīstams tikai šauram speciālistu lokam. Cik žēl: viņa ieguldījums zinātnē, radiotehnikas attīstībā ir tāds, ka tas piešķir šim askētistam zinātniekam pateicīgu atmiņu par viņa pēcnācējiem.

Pirmsrevolūcijas Tveras reālās skolas piektās klases skolēns Oļegs Ļosevs tajā vakarā klusi rībēja savā daļēji slepenajā mājas radio laboratorijā, kuru viņš aprīkoja ar naudu, kas ietaupīta no skolas brokastīm, un sarūpēja vēl vienu elektrisko strūklaku. Un neviens nevarēja domāt, ka pieticīgā pieklājīgā zēnā, kurš izcēlās klasesbiedru vidū ar dziļu fizikas izpratni, mīlestību uz eksperimentiem, veidojas mērķtiecīga pētnieka personība.

Viss sākās ar publisku lekciju par bezvadu telegrāfiju, kā tolaik viņi sauca radio, kuru sniedza Tveras radio uztveršanas stacijas vadītājs B. M. Leščinskis. Pēc četrpadsmit gadu vecuma Oļegs Losevs izdara galīgo izvēli: viņa aicinājums ir radiotehnika.

Losevam nejauša ceļu satikšanās ar tā laika lielāko radio speciālistu, profesoru V. K. Lebedinski izrādījās liela dzīves laime. Braucot piepilsētas vilcienā, cienījamais zinātnieks un aizrautīgais jaunietis satikās un kļuva mūžīgi draugi. Oļegs bieži apmeklēja Tveras starptautisko attiecību radiostaciju, kur Lebedinskis nāk no Maskavas zinātnisko ieteikumu saņemšanai.

Tur notiek pasaules karš - stacija nodarbojas ar ienaidnieka radiosakaru pārtveršanu. V. K. Lebedinska skolēns, leitnants M. A. Bonch-Bruezich, kaislīgs radio biznesa propagandists, visos iespējamos veidos sargā jauno radio amatieri. Oļega mājas laboratorijā darbs rit pilnā sparā: tiek pārbaudīti korelētāji, tiek izgatavoti kristālu detektori.

Pienāca 1917. gada revolucionārais gads. Losevs šajā laikā pabeidz vidusskolu. Viņš sapņo kļūt par radioinženieri. Bet tam ir nepieciešams iegūt īpašu izglītību, un viņš iesniedz dokumentus Maskavas Komunikāciju institūtam.

1918. gadā Bonča-Brueziča vadītā iniciatīvas grupa pārcēlās uz Ņižņijnovgorodu, kur tika izveidots pirmais radiotehnikas pētniecības institūts Padomju Krievijā - Nižņijnovgorodas radiolaboratorija (NRL). V. K. Lebedinskis kļūst par NRL padomes priekšsēdētāju un pirmā nacionālā zinātniskā radio žurnāla "Telegraphy and Telephony Wirelessly" ("TiTbp") redaktoru. NRL bija liela loma vietējās radio tehnikas attīstībā.

Losevs tikai vienu mēnesi studēja Komunikāciju institūtā un drīz vien nonāca Ņižņijnovgorodā - savu skolotāju un mecenātu lokā. Protams, tas nebija bez aktīvas V. K. Lebedinska uzmundrināšanas. Nesavtīgs, uzmanīgs skolotājs uzņēmās atbildību par jauna cilvēka izglītību. Losevs pievienojās to laboratoriju pētniecības darbībai, kas nodarbojās ar tā laika jaunākā radioiekārtu izstrādi.

Aizraušanās ar bezvadu telegrāfiju tajos gados pārņēma visu pasauli. Stikla caurule ar dzelzs atgriezumiem, košers, jau ir iedziļinājusies vēsturē, un ilgi apgūtais kristālu detektors pārstāja apmierināt radio operatoru augošās prasības. Tuvojās elektroniskās lampas laikmets. Tomēr tādu bija ārkārtīgi maz, patiesībā vienīgais R-5 radiosakaru tips, un pat tas joprojām bija sapņu robeža par visiem, kas ir apsēsti ar radio tehnoloģijām. Tāpēc šo gadu neatliekamais uzdevums bija kristāla detektora uzlabošana. Šīs ierīces darbojās ļoti nestabili.

Losevs dažādos režīmos pārbauda kristālu virsmas un ārējās struktūras tīrību, pēta detektoru strāvas sprieguma raksturlielumus un novērtē faktorus, kas tos ietekmē.

Jaunais pētnieks dienām ilgi neatstāj Ņižņijnovgorodas laboratoriju: dienas laikā viņš veic eksperimentus, naktī viņš ieņem savu “vietu” trešajā stāvā, pirms došanās uz bēniņiem, kur atrodas viņa gulta, un viņa mētelis kalpo kā sega. Tas bija 20. gadu sākuma "komforts".

Pētot detektoru strāvas sprieguma raksturlielumus, Losevs pamanīja, ka dažiem paraugiem ir diezgan dīvaina līkne, ieskaitot incidenta sadaļu. Viņi atklāj tikpat nestabilu, bet kaut kas Oļegam saka, ka viņš ir ceļā uz risinājumu. 1921. gada beigās, īsu atvaļinājumu laikā Tverā, Losevs turpināja eksperimentus savā jaunības laboratorijā. Atkal viņš ņem cinkītu un kokogles no vecās lampas, sāk testēt detektoru. Kas tas ir Austiņās kāda tālu stacija tīri un skaļi pārraida Morzes kodu. Tas iepriekš nav noticis ... Tātad - reģistratūra nav detektors!

Šī bija pirmā heterodīna ierīce, kuras pamatā bija pusvadītāju ierīce. Iegūtais efekts būtībā ir tranzistora efekta prototips. Losevs spēja identificēt īsu krītošu raksturlieluma sadaļu, kas var izraisīt svārstīgās ķēdes pašsajūtu. Tātad 1922. gada 13. janvārī 19 gadus vecs pētnieks veica izcilu atklājumu. Viņi to sapratīs un teorētiski aprakstīs daudz vēlāk, bet pagaidām - praktisko rezultātu: radio operatori visā pasaulē iegūst vienkāršu detektora uztvērēju, kas darbojas ne sliktāk par dārgu caurulīšu vietējo oscilatoru, bez lielgabarīta baterijām, bez trūcīgām elektroniskām lampām un sarežģītas iestatīšanas.

Losevs izmēģināja daudz materiālu kā darba kristālu. Vislabākais izrādījās apburošais cinkīts, kas iegūts, sakausējot dabisko cinka kristālu vai tīra cinka oksīda elektriskajā lokā. Tērauda adata kalpoja kā kontakta apmatojums.

Pusvadītāju uztvērēja ar ģenerējošu kristālu apraksts parādījās drukātā veidā - tas bija pēdējais vārds radiotehnikā. Drīz Oļegs izstrādāja vairākas radio shēmas ar kristāliem un uzrakstīja brošūru radioamatieriem ar detalizētiem uztvērēju parametriem un ieteikumiem kristālu ražošanai.

Tūlīt pēc pirmās publikācijas Losevas atklājums piesaistīja ārvalstu ekspertu lielu uzmanību. Amerikāņu radio ziņu žurnāls iesaucās: "Jaunais krievu izgudrotājs O. V. Losevs nodeva savu izgudrojumu pasaulei, par to neņemot patentu!" Viens no franču žurnāliem taktiskāk rakstīja: "... Losevs paziņoja par savu atklājumu, domājot galvenokārt par saviem draugiem - radioamatieriem visā pasaulē." Losevas uztvērējs tika nosaukts par “Kristadin”, kas nozīmēja kristāla vietējo oscilatoru. Kristadins uztvēra vājus signālus no tālām raidīšanas stacijām, palielināja uztveršanas selektivitāti un vājināja traucējumu līmeni.

Amatieru radio vilnis apņēma valsts jauniešus un sākās “Cristina Dyna Fever”. Bija grūti iegūt cinku, viņi izmēģināja to, kas nāca pie rokas - jebkuru kristālu. Masu pētījumi ir atnesuši vēl vienu atradumu - galenu (mākslīgā svina spīdumu), tā darbojās labi, un to bija daudz. Vēlāk zinātnieki strīdēsies: kāpēc 20. gados tranzistors nebija atvērts? Kāpēc apdāvinātais pētnieks, neizmantojis visas savas atklāšanas iespējas, pēkšņi to pameta? Kas mums lika darbu pagriezt citā virzienā? Atbilde ir ...

1923. gadā, eksperimentējot ar kontakta noteikšanu, pamatojoties uz karborunda un tērauda stieples pāri, Oļegs Losevs divu atšķirīgu materiālu krustojumā atklāja vāju mirdzumu. Iepriekš viņš šādu parādību nenovēroja, bet pirms tam tika izmantoti citi materiāli. Carborundum (silīcija karbīds) tika pārbaudīts pirmo reizi. Losevs atkārtoja eksperimentu - un atkal iedegās caurspīdīgs kristāls zem plāna tērauda gala. Tātad pirms nedaudz vairāk nekā 60 gadiem tika veikts viens no daudzsološākajiem elektronikas atklājumiem - pusvadītāju krustojuma elektroluminiscence. Losevs parādību atklāja nejauši vai arī bija zinātniski priekšnoteikumi, tagad to ir grūti spriest.Tā vai citādi, bet jauns talantīgs pētnieks neizturēja neparastu parādību, neklasificēja to kā nejaušu troksni, gluži pretēji, pievērsa īpašu uzmanību un uzskatīja, ka tā pamatā ir princips, kas joprojām nav zināms eksperimentālajai fizikai.

Luminiscenci atkārtoti pētīja uz dažādiem materiāliem, dažādos temperatūras un elektriskos apstākļos, mikroskopā. Losevam kļuva arvien acīmredzamāk, ka viņš nodarbojas ar atklājumu. "Visticamāk, ka šeit notiek pilnīgi savdabīga elektroniska izlāde, kurai, kā rāda pieredze, nav kvēlojošu elektrodu," viņš raksta citā rakstā. Tātad jaunums, zinātnei nezināmais atklātais kvēlojums Losevam ir nenoliedzams, taču nav izpratnes par fenomena fizisko būtību.

Tika formulētas vairākas versijas par atklātā mirdzuma fiziskajiem cēloņiem. Viņš pauž vienu no tiem tajā pašā rakstā: “Visticamāk, kristāls kūst no elektroniskas bombardēšanas līdzīgi kā dažādu minerālu mirdzums augļu mēģenēs”. Vēlāk, pārbaudot šo skaidrojumu, Losevs ievieto dažādus kristālus katoda-luminiscences caurulē un, kad tas ir apstarots, salīdzina izstarotās gaismas spektru un intensitāti ar līdzīgām detektora mirdzuma īpašībām. Konstatēta būtiska līdzība, taču jautājums par skaidru fenomena fizikas izpratni, pēc Loseva domām, joprojām ir atklāts.

Zinātnieks visus savus centienus koncentrē uz dziļu un detalizētu gaismas carborundum detektora izpēti.

Žurnāla TiTbp par 1927. gadu 5. numurā parādās liels raksts “Gaismas karborunda detektors un noteikšana ar kristāliem”, kurā eksperimentētājs raksta: “Var izšķirt divus luminiscences veidus ... luminiscence! "Zaļgani zils, gaišs mazais punkts un luminiscence II, kad ievērojama kristāla virsma spoži mirdz." Tikai pēc dažām desmitgadēm izrādās, ka citu elementu atomu nejaušas ieviešanas rezultātā karborundija kristāla režģī tika izveidoti aktīvi centri, kuros notika intensīva strāvas nesēju rekombinācija, kā rezultātā tika izstumti gaismas enerģijas kvantāti.

Eksperimentējot ar dažāda veida kristāliem un dažādiem kontaktvadiem, O. V. Losevs izdara divus svarīgus secinājumus: mirdzums notiek bez karstuma, tas ir, tas ir “auksts”, mirdzuma parādīšanās un samazinājuma inerce ir ārkārtīgi maza, tas ir, tas ir praktiski inerciāls. Tagad mēs zinām: šīs mirdzuma īpašības, kuras Losevs atzīmēja 20. gados, ir vissvarīgākās mūsdienu Gaismas diodes, indikatori, optoelementi, infrasarkanie starojumi.

Kvēldiena fiziskā būtība joprojām nav skaidra, un O. V. Losevs neatlaidīgi meklē parādības fizikas skaidrojumu. Drīz viņš izdara vienu svarīgu novērojumu, tuvāk procesa būtības izpratnei: “Zem mikroskopa var skaidri redzēt, ka mirdzums rodas, kad kontaktvads pieskaras kristāla asām malām vai lūzumiem ...”, tas ir, uz kristāliskiem defektiem tiek ģenerēta gaisma. Tehniskie ziņojumi par 1927. gadu, kas glabājas V. I. Ļeņina NRL arhīvos, apstiprina, cik rūpīgi tika veikta gaismas karborundija detektora izpēte. Tika pētīta spēcīga magnētiskā lauka, ultravioletā starojuma un rentgena staru ietekme; uzvedība dažādos medijos - tika pārbaudīta kvēlojošā gaisa jonizācija un pētīta dažādu minerālu termiskā emisija. Kļūdainas versijas pazūd viena pēc otras, un soli pa solim notiek vērtīgu zināšanu uzkrāšana. Pats Losevs eksperimentiem sagatavo dažādu šķirņu karborundu, uzstāda pārbaudes iekārtas, zāģē un asina metālu, veic mērījumus, uztur darba žurnālus - pats par sevi, sākot no idejas līdz gala rezultātiem.

Losezas pētījumi par elektroluminiscenci ārzemēs ir guvuši plašu atsaucību un atzinību.Viņa darbus pārpublicēja ārzemju žurnāli, un atklājums saņēma oficiālo nosaukumu - “Losev's Glow”. Gan ārzemēs, gan mūsu valstī ir mēģināts to ieviest praksē. Pats Losevs saņēma patentu par “gaismas releja” ierīci, taču sliktā cietvielu teorijas attīstība tajā laikā un gandrīz pilnīga pusvadītāju tehnoloģijas neesamība neļāva zinātniekam atrast praktiskus pielietojumus elektroluminiscences darbā. Būtībā tie bija saistīti ar nākotnes problēmām, un pavērsiens viņiem nāca tikai pēc 20-30 gadiem.

Losevas mirdzuma efekta praktiskā izmantošana sākās piecdesmito gadu beigās. To sekmēja pusvadītāju ierīču izstrāde: diodes, tranzistori, tiristori. Ne tikai pusvadītāju elementi bija informācijas displeja elementi - apjomīgi un neuzticami. Tāpēc visās zinātniskā un tehniskā ziņā attīstītajās valstīs tika veikta intensīva pusvadītāju gaismu izstarojošu ierīču izstrāde.

Pirmais no tiem sāka būt komerciāli pieejams fosfīda-gallija sarkans LED. Pēc viņa parādījās silīcija karbīda diode ar dzeltenu starojumu. Sešdesmitajos gados fiziķi un tehnologi izveidoja zaļas un oranžas gaismas diodes. Visbeidzot, šīs desmitgades sākumā antimonīdam tika iegūts zils gaismas diode. Paralēli notika jaunu tehnoloģisko metožu, pusvadītāju materiālu un caurspīdīgas plastmasas meklēšana. Intensīva darba rezultātā tika ievērojami palielināts ierīču spilgtums, tika izstrādāti dažādi segmentētu digitālo burtu un ciparu indikatoru, matricu indikatoru un lineāro skalu veidi. Ierīces ar mainīgu mirdzuma krāsu, kā arī dažāda veida LED mnemoniskie izstarotāji, kas izceļ dažādas ģeometriskas formas: taisnstūris, trīsstūris, aplis utt. Nesen ir parādījusies jauna ierīču klase - plakanu cietvielu ekrānu moduļi, no kuriem jūs varat salikt mozaīkas ekrānus un jaunās paaudzes padome.

Zinātnieks ir priekšā saviem laikabiedriem. Viņa nopelns ir saistīts ne tikai ar detektora mirdzuma atklāšanu, bet galvenokārt ar to, ka ar saviem pētījumiem viņš tik asi aktualizēja problēmu, ka darba turpināšana šajā jomā kļuva neizbēgama. Tātad O. V. Loseva intuīcija un neatlaidība ir saistīta ar jauna elektronikas virziena parādīšanos - pusvadītāju optoelektroniku, kurai ir liela nākotne.

Lasīt arī:Gaismas diožu izmantošana elektroniskajās shēmās