Світлодіод. Історія винаходу та виробництва

Безкоштовна технічна бібліотека

ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Безкоштовна бібліотека / Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас

Світлодіод. Історія винаходу та виробництва

Історія техніки, технології, предметів довкола нас

Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас

Коментарі до статті

Світлодіод або світловипромінюючий діод - напівпровідниковий прилад з електронно-дірковим переходом, що створює оптичне випромінювання при пропусканні через нього електричного струму у прямому напрямку.

Випромінене світлодіодом світло лежить у вузькому діапазоні спектру. Іншими словами, його кристал спочатку випромінює конкретний колір (якщо йдеться про ЦД видимого діапазону) - на відміну від лампи, що випромінює ширший спектр, де потрібний колір можна отримати лише застосуванням зовнішнього світлофільтра. Діапазон випромінювання світлодіоду великою мірою залежить від хімічного складу використаних напівпровідників.

синій світлодіод

У довідниках написано, що тунельний діод винайшов у 1958 році Лео Есакі (1973 року він отримав за це Нобелівську премію), а світлодіод - Нік Холоньяк у 1962 році. Тим часом простий радянський лаборант випередив обох на понад 30 років.

Вже у дитинстві Олег Лосєв твердо знав, чому присвятить своє життя. У 1917 році він побував на лекції начальника військової радіоприймачної станції, і з цього моменту для нього перестало існувати все, окрім бездротового телеграфу. Після школи Олег Лосєв, не зумівши вступити до Московського інституту зв'язку, завдяки випадковому знайомству з професором Ризького політехнічного інституту Володимиром Лебединський, першим головою Російського товариства радіоінженерів (РОРІ), опинився в Нижегородській радіолабораторії (НРЛ). НРЛ на той час була інноваційним центром, де велися і фундаментальні, і прикладні наукові дослідження в галузі електроніки та електротехніки, що тоді зароджувалася.

У НРЛ Лосєв, який працював лаборантом, вирішив зайнятися дослідженням кристалічних детекторів для радіоприймання. Ці елементи були примхливими, але здавались йому більш перспективними, ніж громіздкі та ненажерливі електронні лампи. До того ж експериментувати з детекторами Лосєв, дослідник-одинак за своїм характером, міг повністю самостійно - пересуваючи контактну голочку на дрібні частки міліметра поверхнею кристала.

Він виходив з передумов, що "деякі контакти ... між металом і кристалом не підпорядковуються закону Ома, цілком імовірно, що в коливальному контурі, підключеному до такого контакту, можуть виникнути коливання, що незагасають". Він помилявся: вже було відомо, що для генерації потрібна не просто нелінійність вольтамперної характеристики, а падаюча ділянка (саме таку ділянку забезпечують сучасні лавинні діоди).

Але Лосєв виявився дуже щасливим - на контакті цинкіту з вугільною голкою він виявив цей ефект, досягши першого у світі гетеродинного радіоприймання на основі напівпровідникових елементів. У 1922 році стаття Лосєва про нові радіоелементи, названі "кристадинами", вийшла в журналі "Телеграфія і телефонія без проводів" ("ТіТбп"). Пізніше статті Лосєва про крістадини публікувалися і в радянських ("ЖЕТФ", "Доповіді АНСРСР"), і в зарубіжних (The Wireless World and Radio Review, Radio News, Radio Revue, Philosophical Magazine, Physikalische Zeitschrift) журналах.

Удосконалюючи кристадин, Лосєв експериментував з різними матеріалами напівпровідників і контактних голок і в 1923 виявив на стику карборунду і сталевого дроту слабке світіння. Явище було названо "світінням Лосєва", а першовідкривач отримав патент на "світлове реле" (фактично перший напівпровідниковий світлодіод!) і (1938 року) - науковий ступінь кандидата фізико-математичних наук без захисту дисертації. Після реорганізації НРЛ Лосєв переїхав до Ленінграда, де продовжував дослідження до початку війни. А 1942 року винахідник загинув з голоду в блокадному місті, а його роботи так і залишилися незакінченими.

У 1961 році Роберт Байард і Гарі Піттман з компанії Texas Instruments відкрили та запатентували технологію інфрачервоного світлодіода.

Перший у світі практично застосовний світлодіод, що працює у світловому (червоному) діапазоні, розробив Нік Холоньяк в Університеті Іллінойсу для компанії General Electric у 1962 році. Холоньяк, таким чином, вважається "батьком сучасного світлодіода". Його колишній студент, Джордж Крафорд, винайшов перший у світі жовтий світлодіод та покращив яскравість червоних та червоно-помаранчевих світлодіодів у 10 разів у 1972 році. В 1976 Т. Пірсол створив перший у світі високоефективний світлодіод високої яскравості для телекомунікаційних застосувань, спеціально адаптований до передачі даних по волоконно-оптичних лініях зв'язку.

Світлодіод для індикації

Світлодіоди залишалися надзвичайно дорогими аж до 1968 року (близько $200 за штуку), їхнє практичне застосування було обмежене. Дослідження Жака Панкова у лабораторії RCA призвели до промислового виробництва світлодіодів; 1971 року їм було отримано перший синій світлодіод. Компанія "Монсанто" була першою, що організувала масове виробництво світлодіодів, що працюють у діапазоні видимого світла та застосовуються в індикаторах. Компанії "Хьюллет-Паккард" вдалося використати світлодіоди у своїх ранніх масових кишенькових калькуляторах.

Потужний світлодіод для освітлення: 1 – пластикова лінза; 2 – силіконовий герметик; 3 - кристал напівпровідника InGaN; 4 – спайка; 5 - вмонтований кремнієвий чіп із захистом від статичної електрики; 6 – тепловідведення; 7 - золотий дріт; 8 - катод

На початку 1990-х Ісама Акасакі, який працював разом з Хіросі Амано в університеті Нагоя, а також Судді Накамура, який працював на той час дослідником у японській корпорації Nichia Chemical Industries, змогли винайти дешевий синій світлодіод (LED). За відкриття дешевого синього світлодіода їм трьом було присуджено Нобелівську премію з фізики у 2014 р. світлодіодним підсвічуванням.

У 2014 році за створення синіх світлодіодів японцям Ісаму Акасакі, Хіросі Амано та Сюдзі Накамуре (громадянин США) присуджено Нобелівську премію з фізики.

Автор: С.Апресов

Рекомендуємо цікаві статті розділу Історія техніки, технології, предметів довкола нас:

▪ рукоятка

▪ Паровий молот

▪ Календар

Дивіться інші статті розділу Історія техніки, технології, предметів довкола нас.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Сонячний елемент із вторинної сировини 08.02.2022

Група організацій на чолі з німецьким дослідницьким Інститутом сонячних енергетичних систем (Fraunhofer ISE) виробила сонячні елементи PERC із кристалічного кремнію, взятого зі старих фотоелектричних панелей, що відслужили свій термін.

Технологію переробки було запропоновано німецькою компанією Reiling GmbH & Co. KG та Центром з кремнієвої фотовольтаїки (Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics CSP). Фінансування надало Федеральне міністерство економіки та клімату BMWK.

В даний час із старих сонячних модулів зазвичай витягуються і переробляються алюміній, скло та мідь, але не кремнієві елементи. У 2021 році загальна маса фотоелектричних модулів, встановлених у Німеччині, становила близько п'яти мільйонів тонн, а вміст кремнію в них оцінювався в 150 тисяч тонн.

Пік "першої хвилі" розвитку сонячної енергетики ФРН припав на 2009-2011 роки. "Після закінчення дії двадцятирічного зеленого тарифу з 2029 року настане перша хвиля поховання відходів", - пояснює професор Андреас Бетт, директор Fraunhofer ISE. "Тому розумні процеси та методи вилучення кремнію із використаних модулів повинні бути визначені заздалегідь".

Завданням дослідників було створення масштабованого та економічно ефективного процесу переробки.

Першим кроком у процесі є видалення скла та пластику із фрагментів осередків, розмір яких варіюється від 0,1 до 1 міліметра. Потім в процесі рідинного хімічного травлення видаляються задній контакт, срібні контакти, емітер та ін.

Fraunhofer ISE виробив PERC елементи ефективністю 19,7% із 100-відсотково переробленого кремнію, тобто без будь-якого додавання надчистого кремнію. При цьому використовувалися старі модулі різних типів без огляду на виробника та походження. "Це нижче ефективності сучасних сонячних елементів PERC преміум-класу з ефективністю близько 22,2%, але, безумовно, вище, ніж у сонячних елементів у старих, викинутих модулях", - пояснює Петер Долд, керівник проекту у Fraunhofer CSP.

Інші цікаві новини:

▪ Надшвидкі випрямні модулі UFB60FA40

▪ Детектування надслабких радіохвиль за допомогою лазера

▪ Смак води

▪ Інформацію про людство відправлять до космосу

▪ Екшен-камера GoPro Hero6 Black

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Історія техніки, технології, предметів навколо нас. Добірка статей

▪ стаття Дерево життя. Крилатий вислів

▪ У чому суть ідейних засад середньовічного християнства? Детальна відповідь

▪ стаття Сторож. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Як продовжити життя лампочки? Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Мікросхеми серії К174 Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт