kategória: Najlepšie články » Zaujímavé fakty
Počet zobrazení: 22345
Komentáre k článku: 3
História LED: Losevova žiara
Meno Oleg Vladimirovič Losev je dnes známe iba úzkemu okruhu odborníkov. Aká škoda: jeho príspevok k vede, k rozvoju rádiového inžinierstva je taký, že oprávňuje tohto asketického vedca na vďačnú spomienku na jeho potomkov.
Žiak piatej triedy skutočnej školy predrevolučného Tvera Olega Loseva, ktorý sa potichu hrabal večer vo svojom polotajnom domácom rádiovom laboratóriu, ktoré vybavil peniazmi ušetrenými zo raňajok v škole, a urobil ďalšie elektrické šepotanie. A nikto si nemohol myslieť, že v skromnom slušnom chlapcovi, ktorý vynikal medzi spolužiakmi s hlbokým porozumením fyziky, láskou k experimentovaniu, sa utvára osobnosť cieľavedomého výskumníka.
Všetko to začalo verejnou prednáškou o bezdrôtovej telegrafii, keď v tom čase volali rádio, ktorú predniesla vedúci prijímacej stanice Tverského rádia B. M. Leshchinsky. V štrnástich rokoch Oleg Losev robí poslednú voľbu: jeho volanie je rádiotechnika.
Pre Loseva sa ukázalo, že náhodné cestné stretnutie s najväčším rádiovým špecialistom tej doby profesorom V.K. Lebedinským bolo na celý život veľkým úspechom. V kočiari pre dochádzajúci vlak sa ctihodný vedec a nadšený mladý muž stretli a navždy sa stali priateľmi. Oleg často navštevoval Tverskú rozhlasovú stanicu medzinárodných vzťahov, kde Lebedinsky pochádza z Moskvy na vedecké poradenstvo.
Je tu svetová vojna - stanica sa zaoberá zachytávaním rádiovej komunikácie nepriateľa. Žiak V. K. Lebedinského, poručíka M.A. Bonch-Bruezich, vášnivý propagandista v rádiovom priemysle, chráni mladého rozhlasového amatéra všetkými možnými spôsobmi. V domácom laboratóriu spoločnosti Oleg je práca v plnom prúde: testujú sa coherrery, vyrábajú sa detektory kryštálov.
Prišiel revolučný rok 1917. Losev v tejto dobe dokončuje strednú školu. Sníva o tom, že sa stane rádiovým inžinierom. Na tento účel je však potrebné získať špeciálne vzdelanie a predkladá dokumenty Moskovskému komunikačnému inštitútu.
V roku 1918 sa iniciatívna skupina vedená Bonch-Bruezichom presťahovala do Nižného Novgorodu, kde vznikol prvý výskumný ústav rádiového inžinierstva v Sovietskom Rusku, Laboratórium rádiového laboratória Nižného Novgorodu (NRL). V.K. Lebedinsky sa stáva predsedom rady NRL a redaktorom prvého národného vedeckého rozhlasového časopisu „Telegraphy and Telephony Wirelessly“ („TiTbp“). NRL zohral hlavnú úlohu pri vývoji domácej rádiovej technológie.
Losev študoval na Inštitúte komunikácie iba jeden mesiac a čoskoro sa ocitol v Nižnom Novgorode - v kruhu svojich učiteľov a patrónov. Samozrejme to nebolo bez aktívneho agitovania V.K. Lebedinského. Nezištný a pozorný učiteľ prevzal zodpovednosť za výchovu mladého muža. Losev sa pripojil k výskumným činnostiam laboratórií zaoberajúcich sa vývojom najnovších rádiových zariadení v tom čase.
Vášeň pre bezdrôtovú telegrafiu v týchto rokoch prehnala celý svet. Sklenená trubica so železnými pilinami, coherrer, už ustúpila do histórie a detektor kryštálov s dlhým ovládaním prestal uspokojovať rastúce požiadavky rádiových operátorov. Blížila sa éra elektronickej žiarovky. Bolo ich však veľmi málo, v skutočnosti jediný typ rádiovej trubice R-5, a dokonca to zostalo limitom snov všetkých posadnutých rádiovou technológiou. Preto naliehavou úlohou týchto rokov bolo zlepšenie detektora kryštálov. Tieto zariadenia pracovali veľmi nestabilne.
Losev kontroluje čistotu povrchu a vonkajšiu štruktúru kryštálov, v rôznych režimoch skúma charakteristiky prúdového napätia detektorov a hodnotí faktory, ktoré ich ovplyvňujú.
Mladý vedecký pracovník neopúšťa laboratórium Nižného Novgorodu celé dni: počas dňa, keď vykonáva experimenty, v noci naberie svoje „miesto“ v treťom poschodí, predtým, ako pôjde do podkrovia, kde je jeho posteľ, a jeho kabát slúži ako prikrývka. To bolo „pohodlie“ začiatkom 20. rokov.
Pri skúmaní charakteristík detektorov prúd - napätie si Losev všimol, že niektoré vzorky majú dosť zvláštnu krivku vrátane časti dopadu. Zistia rovnako nestabilné, ale Olegovi niečo povie, že je na ceste k riešeniu. Koncom roku 1921, počas krátkej dovolenky v Tveri, Losev pokračoval vo svojich experimentoch vo svojom mladom laboratóriu. Opäť vezme zinok a uhlie zo starej lampy, začne testovať detektor. Čo je to? V slúchadlách nejaká vzdialená stanica vysiela Morseov kód čisto a nahlas. To sa nestalo skôr ... Takže - príjem nie je detektor!
Toto bolo prvé heterodynové zariadenie založené na polovodičovom zariadení. Výsledný efekt je v podstate prototypom tranzistorového efektu. Losev bol schopný identifikovať krátko padajúcu časť charakteristiky, ktorá môže viesť k samovzrušeniu oscilačného obvodu. Takže 13. januára 1922 19-ročný výskumný pracovník urobil vynikajúci objav. Budú to rozumieť a teoreticky to popisovať oveľa neskôr, ale zatiaľ - praktický výsledok: rádio operátori na celom svete dostanú jednoduchý detektorový prijímač, ktorý nefunguje horšie ako drahý trubicový lokálny oscilátor, bez objemových batérií, bez obmedzení elektronických trubíc a komplikovaného nastavenia.
Losev vyskúšal veľa materiálov ako pracovný kryštál. Najlepšie bol rafinovaný zinit získaný fúziou v elektrickom oblúku z prírodných kryštálov zinku a čistého oxidu zinočnatého. Ako kontaktné vlasy slúžila oceľová ihla.
Popis polovodičového prijímača s generujúcim kryštálom sa objavil v tlači - to bolo posledné slovo v rádiovom inžinierstve. Čoskoro Oleg vyvinul niekoľko rádiových obvodov s kryštálmi a napísal brožúru pre rádioamatérov s podrobnými charakteristikami prijímačov a odporúčaní na výrobu kryštálov.
Ihneď po prvej publikácii pritiahli Losevove objavy pozornosť zahraničných expertov. Časopis American Radio News zvolal: „Mladý ruský vynálezca O. V. Losev preniesol svoj vynález na svet bez toho, aby naň patentoval!“ Jeden z francúzskych časopisov napísal taktnejšie: „... Losev oznámil svoj objav, pričom sa zamyslel predovšetkým nad svojimi priateľmi - amatérskymi rádiom po celom svete.“ Losevov prijímač bol pomenovaný „Kristadin“, čo znamenalo kryštálový lokálny oscilátor. Kristadin prijímal slabé signály zo vzdialených vysielacích staníc, zvýšil selektivitu príjmu a oslabil úroveň rušenia.
Vlna amatérskeho rádia pohltila mládež v krajine a začala sa „horúčka Cristiny Dyna“. Zinok sa ťažko dostal, vyskúšali, čo sa stalo - akýkoľvek kryštál. Hromadný výskum priniesol ďalší nález - galénu (umelý lesk olova), fungovalo to dobre a bolo toho veľa. Neskôr vedci tvrdia, prečo v 20. rokoch nebol tranzistor otvorený? Prečo nadaný výskumník nevyčerpal všetky možnosti svojho objavu a náhle ho opustil? Čo nás prinútilo obrátiť prácu iným smerom? Odpoveď je ...
V roku 1923, experimentom s detekčným kontaktom založeným na dvojici drôtov z oceľového drôtu, objavil Oleg Losev slabú žiaru na križovatke dvoch odlišných materiálov. Predtým tento jav nepozoroval, ale predtým sa používali iné materiály. Prvýkrát sa testoval karborund (karbid kremíka). Losev zopakoval experiment - a znova sa rozsvietil priesvitný kryštál pod tenkou oceľovou špičkou. Pred asi 60 rokmi sa tak stalo jedným z najsľubnejších objavov elektroniky - elektroluminiscencia polovodičového spoja. Losev objavil tento jav náhodou alebo existovali vedecké predpoklady, teraz je ťažké posúdiť.Tak či onak, ale mladý talentovaný vedecký pracovník neprešiel neobvyklým javom, neklasifikoval ho ako náhodný hluk, naopak, venoval veľkú pozornosť a hádal, že je založený na princípe, ktorý je experimentálnej fyzike stále neznámy.
Luminiscencia sa opakovane študovala na rôznych materiáloch, pri rôznych teplotných a elektrických podmienkach, sa skúmala pod mikroskopom. Losevovi bolo čoraz jasnejšie, že sa zaoberal objavom. „Je pravdepodobnejšie, že sa tu vyskytne úplne zvláštny elektronický výboj, ktorý, ako ukazujú skúsenosti, nemá žiariace elektródy,“ píše v inom článku. Novinka, ktorá je pre veda otvorenú žiaru pre Loseva neznáma, je nepopierateľná, ale neexistuje pochopenie fyzickej podstaty tohto javu.
Bolo formulovaných niekoľko verzií týkajúcich sa fyzických príčin otvorenej žiary. Jeden z nich vyjadruje v tom istom článku: „Krištáľovo žiarenie z elektronického bombardovania s najväčšou pravdepodobnosťou podobne ako žiara rôznych minerálov v ovocných skúmavkách“. Neskôr, po skontrolovaní tohto vysvetlenia, umiestnil Losev rôzne kryštály do katódovo luminiscenčnej trubice a po ožiarení porovnáva spektrá a intenzitu vyžarovaného svetla s podobnými charakteristikami detektorovej žiary. Zistila sa významná podobnosť, ale otázka jasného pochopenia fyziky javu je podľa Loseva otvorená.
Vedec sústreďuje svoje úsilie na hĺbkovú a podrobnú štúdiu detektora svetelného karborunda.
V č. 5 časopisu TiTbp z roku 1927 sa objavuje veľký článok „Detektor luminózneho karborunda a detekcia s kryštálmi“, v ktorom experimentátor píše: „Rozlišujú sa dva typy luminiscencie ... luminiscencia! "Zeleno-modrá, svetlá malá bodka a luminiscencia II, keď výrazný povrch kryštálu jasne fluoreskuje." Len o niekoľko desaťročí neskôr sa ukázalo, že v dôsledku náhodného zavedenia atómov iných prvkov do kryštalickej mriežky karborund boli vytvorené aktívne centrá, v ktorých došlo k intenzívnej rekombinácii súčasných nosičov, v dôsledku čoho bola vyvrhnutá kvanta svetelnej energie.
Experimentovanie s rôznymi typmi kryštálov a rôznymi kontaktnými drôtmi, O. V. Losev, robí dva dôležité závery: žiara sa vyskytuje bez tepla, to znamená, že je „studená“, zotrvačnosť vzhľadu a rozpadu žiarenia je extrémne malá, to znamená, že je prakticky inertná. Teraz vieme: tieto charakteristiky žiara, ktoré zaznamenal Losev v 20. rokoch, sú najdôležitejšie pre dnešné LED diódy, indikátory, optočleny, infračervené žiariče.
Fyzická podstata žiara je stále nejasná a O. V. Losev neustále hľadá vysvetlenie fyziky tohto fenoménu. Čoskoro urobí jedno dôležité pozorovanie, bližšie k pochopeniu podstaty procesu: „Pod mikroskopom môžete jasne vidieť, že žiara nastáva, keď sa kontaktný drôt dotkne ostrých hrán alebo zlomenín kryštálu ...“, to znamená, že pri kryštalických defektoch sa vytvára svetlo. Technické správy za rok 1927 uložené v archívoch NRL V. I. Lenin potvrdzujú, ako dôkladne sa vykonala štúdia detektora svetelného karborunda. Študoval sa účinok silného magnetického poľa, ultrafialového žiarenia a röntgenového žiarenia; Bolo testované správanie v rôznych médiách - bola testovaná ionizácia vzduchu obklopujúceho žiaru a bola študovaná tepelná emisia rôznych minerálov. Chybné verzie miznú jeden po druhom a postupne sa hromadí cenné vedomosti. Samotný Losev pripravuje rôzne druhy karborund na experimenty, montuje testovacie zariadenia, pílky a brúsky na kovy, vykonáva merania, udržuje pracovné časopisy - všetko sám od nápadu až po konečné výsledky.
Losezove štúdie elektroluminiscencie získali v zahraničí širokú odozvu a uznanie.Jeho diela boli dotlačené zahraničnými časopismi a objav dostal oficiálne meno - „Losevova žiara“. V zahraničí sme sa pokúsili využiť ho v praxi. Samotný Losev získal patent na zariadenie „ľahkého relé“, ale zlý vývoj teórie pevných látok v tej dobe a takmer úplná absencia polovodičovej technológie neumožnili vedcovi nájsť praktické aplikácie pre elektroluminiscenčnú prácu. V podstate sa týkali problémov budúcnosti a obrat na ne prišiel až po 20-30 rokoch.
Praktické využitie účinku Losevovej žiary sa začalo koncom päťdesiatych rokov. Tomu napomohol vývoj polovodičových zariadení: diódy, tranzistory, tyristory, Nielen polovodičové prvky boli informačnými zobrazovacími prvkami - objemné a nespoľahlivé. Preto sa vo všetkých krajinách, ktoré sa vyvinuli vo vedeckom a technickom zmysle, uskutočnil intenzívny vývoj polovodičových zariadení emitujúcich svetlo.
Prvým z nich bola komerčne dostupná červená LED s obsahom fosforu a gália. Za ním sa objavila dióda z karbidu kremíka so žltým žiarením. V šesťdesiatych rokoch fyzici a technológovia vytvorili zelené a oranžové LED. Nakoniec, na začiatku súčasného desaťročia, sa na antimonide získala modrá LED. Paralelne sa hľadali nové technologické metódy, polovodičové materiály a priehľadné plasty. V dôsledku intenzívnej práce sa výrazne zvýšila jasnosť zariadení, vyvinuli sa rôzne typy segmentovaných digitálnych alfanumerických ukazovateľov, maticové ukazovatele a lineárne stupnice. Zariadenia s meniacou sa farbou žiarenia, ako aj rôzne typy LED mnemonických žiaričov, ktoré zvýrazňujú rôzne geometrické tvary: obdĺžnik, trojuholník, kruh, atď. doska novej generácie.
Vedec je pred svojimi súčasníkmi. Jeho zásluhou nie je len objav detektorovej žiary, ale hlavne skutočnosť, že svojím výskumom nastolil problém tak prudko, že pokračovanie v práci v tejto oblasti sa stalo nevyhnutným. Preto je intuícia a vytrvalosť O. V. Loseva spôsobená vznikom nového smeru elektroniky - polovodičovej optoelektroniky, ktorý má veľkú budúcnosť.
Prečítajte si tiež:Využitie LED v elektronických obvodoch
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: