Кто изобрел диод: Кто изобрел светодиод задолго до Ника Холоньяка — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Содержание

Кто изобрел светодиод задолго до Ника Холоньяка

В справочниках написано, что туннельный диод изобрел в 1958 году Лео Эсаки (в 1973 году он получил за это Нобелевскую премию), а светодиод – Ник Холоньяк в 1962 году. Между тем простой советский лаборант опередил обоих более чем на 30 лет.

Дмитрий Мамонтов

Gabriel Kraus / Unsplash

Уже в детстве Олег Лосев твердо знал, чему посвятит свою жизнь. В 1917 году он побывал на лекции начальника военной радиоприемной станции, и с этого момента для него перестало существовать все, кроме «беспроволочного телеграфа». После школы Олег Лосев, не сумев поступить в Московский институт связи, благодаря случайному знакомству с профессором Рижского политехнического института Владимиром Лебединским, первым председателем Российского общества радиоинженеров (РОРИ), оказался в Нижегородской радиолаборатории (НРЛ). НРЛ в то время была инновационным центром, где велись и фундаментальные, и прикладные научные исследования в области зарождавшейся тогда электроники и электротехники.

В НРЛ Лосев, работавший лаборантом, решил заняться исследованием кристаллических детекторов для радиоприема. Эти элементы были капризными, но казались ему более перспективными, чем громоздкие и прожорливые электронные лампы. К тому же экспериментировать с детекторами Лосев, исследователь-одиночка по своему характеру, мог полностью самостоятельно — передвигая контактную иголочку на мельчайшие доли миллиметра по поверхности кристалла.

Он исходил из предпосылок, что «некоторые контакты… между металлом и кристаллом не подчиняются закону Ома, вполне вероятно, что в колебательном контуре, подключенном к такому контакту, могут возникнуть незатухающие колебания». Он заблуждался: уже было известно, что для генерации нужна не просто нелинейность вольтамперной характеристики, а падающий участок (именно такой участок обеспечивают современные лавинные диоды).

Но Лосев оказался очень везучим — на контакте цинкита с угольной иголкой он обнаружил этот эффект, добившись первого в мире гетеродинного радиоприема на основе полупроводниковых элементов.

В 1922 году статья Лосева о новых радиоэлементах, названных «кристадинами», вышла в журнале «Телеграфия и телефония без проводов» («ТиТбп»). Позднее статьи Лосева о кристадинах публиковались ив советских («ЖЭТФ», «Доклады АНСССР»), и в зарубежных (The Wireless World and Radio Review, Radio News, Radio Revue, Philosophical Magazine, Physikalische Zeitschrift) журналах.

Совершенствуя кристадин, Лосев экспериментировал с различными материалами полупроводников и контактных иголок и в 1923 году обнаружил на стыке карборунда и стальной проволоки слабое свечение. Явление было названо «свечением Лосева», а первооткрыватель получил патент на «световое реле» (фактически первый полупроводниковый светодиод!) и (в 1938 году) — научную степень кандидата физико-математических наук без защиты диссертации. После реорганизации НРЛ Лосев переехал в Ленинград, где продолжал исследования до самого начала войны. А в 1942 году изобретатель погиб от голода в блокадном городе, а его работы так и остались незаконченными.

Кто изобрел диод?

Фредерик Гатри изобрел диод в 1873 году, но не применил его на практике. Томас Эдисон независимо разработал его в 1880 году, а затем использовал его в своем патенте 1883 года на лампу накаливания. Джон Амброуз Флеминг получил первый патент на сам диод в 1904 году.

Все эти первые диоды были ламповыми диодами. Электронные ламповые диоды были наиболее распространенной формой до 1950-х годов, когда их вытеснили полупроводниковые диоды. Полупроводниковые диоды были изобретены вскоре после ламповых диодов, но не были достаточно стабильными для практического использования до середины 20-го века. Карл Фердинанд Браун изобрел первый полупроводниковый диод в 1874 году и запатентовал его в 1899 году.

Похожие посты

Кто изобрел свечу?

Кто изобрел рычаг?

Кто изобрел часы со свечой?

Что было сказано до того, как «Hello» стало телефонным приветствием?

Другие интересные посты

Чем знаменит Цезарь Август?

Кто был президентом до Эйзенхауэра?

Чем знаменит Евклид?

Каковы требования для получения статуса коренного американца?

Каков вклад Шриниваса Рамануджана?

Каковы величайшие достижения Махатмы Ганди?

Какой была жизнь раба в Древнем Египте?

Что такое постмодернистский феминизм?

Где произошел холокост?

Что носили колониальные люди?

Кто изобрел Facebook?

Что было американской мечтой в 1930-е годы?

Что такое изобретения Стивена Хокинга?

В каком году началась и закончилась война во Вьетнаме?

Engineering and Technology History Wiki

Клапан или диод Джона Флеминга (1904 г. ) позволял электрическому току течь только в одном направлении. Предоставлено: Музей науки/Библиотека изображений науки и общества.

Fleming Diode

Диод — одно из старейших и важнейших электронных устройств, хотя он и не так известен, как его двоюродный брат — транзистор. Используемый во всех видах электрических и электронных систем, диод действует как односторонний клапан для электрического тока — он позволяет току течь только в одном направлении. Это полезно при преобразовании переменного тока в постоянный, обработке высокочастотных сигналов, регулировании напряжения и в других приложениях. Существует два основных типа диодов. Один из них представляет собой электронную лампу, похожую на триод. Другой тип использует полупроводники, такие как транзистор. Оба были изобретены в начале 20 века.

Первым диодом была модифицированная лампочка. Томас Эдисон обнаружил, что добавление дополнительного электрода в лампочку и подключение его к положительному полюсу батареи приводит к тому, что ток течет от нити накала через пустое пространство. Он не знал, что делать с этим открытием, и перешел к другим проектам.

Джозеф Дж. Томсон (1856–1940) объявил об открытии электрона в апреле 1897 года и объяснил эффект Эдисона, когда ток проходит только в одном направлении через вакуумную трубку. Томпсон получил Нобелевскую премию в 1906.

Другие нашли этому устройству другое применение. В начале 1900-х годов, например, английский инженер Джон Амброуз Флеминг использовал этот односторонний электрический «клапан» для преобразования радиоволн в поток тока, который можно было измерить с помощью гальванометра. Клапан Флеминга запомнился как первое настоящее электронное устройство. Он стал использоваться для радиопередачи и вскоре стал основой электронной лампы Audion Ли Де Фореста, которую он изобрел в 1906 году.

Примерно в 1906 году американский инженер Гринлиф У. Пикард изобрел диод нового типа. Пикард основывал свой проект на более раннем открытии, что электричество может течь только в одном направлении через определенные типы минеральных кристаллов, таких как кремний. Поместив кристалл кремния между металлическим основанием и аккуратно расположенной тонкой проволокой, Пикард создал клапан, который также можно было использовать для обнаружения радиоволн. Этот тип диода «кошачий ус» (названный так из-за тонкой проволоки, используемой в нем) стал более популярным после того, как американец Х. К. Данвуди запатентовал его версию, в которой использовался материал, называемый карборундом.

Часть диода с кошачьими усами 1920-х годов, в котором используется небольшой кристалл полупроводникового галенита. Тонкий кусок проволоки — «кошачий ус» — касается поверхности до тех пор, пока не будет обнаружена «зона наилучшего восприятия». Затем кристалл действует как односторонний клапан для электрического тока и может использоваться для отделения радиосигнала от его несущей волны. Предоставлено: Лорн Кларк.

В начале 1900-х годов диоды с кошачьими усами широко использовались в радиоприемниках, поскольку они были усовершенствованием электронных ламп. Но и у них были ограничения. Они требовали тщательной настройки и могли легко выйти из строя. По этим причинам использование диодов с кошачьими усами сократилось, хотя их способность работать на очень высоких частотах сделала их ценными во время Второй мировой войны, когда они использовались в приемниках радаров. За годы войны их было изготовлено тысячи, и в ходе исследований полупроводников ученые Bell Laboratories наткнулись на диод нового типа. Рассел Ол, металлург из Bell Labs, работавший с образцами кремния, обнаружил, что один из его образцов действовал как диод и, что еще более примечательно, производил электричество в ответ на свет. Он изобрел новый тип диода, который также был эффективным преобразователем солнечной энергии или «ячейкой». Причина, по которой он работал либо как диод, либо как солнечный элемент, оставалась загадкой для исследователей. В конце концов, однако, они определили, что образец, вырезанный из более крупного куска кремния, имел область с высоким уровнем примеси определенного типа.

Область, где эта область соединялась с остальной частью кремния, образовывала «стык». Этот переход как-то связан с работой диода устройства. Соединение и различные области примеси также позволяли ему реагировать на свет. Прошло много лет, прежде чем физики объяснили, почему это работает, но тем временем началось производство полупроводниковых диодов, сначала в виде солнечных элементов, а затем в виде обычных диодов.

Сегодня ассортимент диодов и их применение значительно расширились. Электронно-ламповые диоды используются редко, но кремниевые диоды используются во многих типах оборудования для обнаружения высокочастотных электромагнитных волн, для преобразования солнечного света в электричество и во многих других целях. Внутри компьютеров, телевизоров и других знакомых систем есть диоды, которые помогают преобразовывать электричество переменного тока (AC) в постоянный ток (DC) и регулировать уровень напряжения. Мощные диоды используются в автомобилях, где они преобразуют переменный ток от генератора переменного тока в постоянный, который может использовать аккумулятор и бортовая электроника. Светоизлучающие диоды (LED), усовершенствованные в начале 1960-х годов заменили лампы накаливания для многих целей и вскоре могут заменить лампы, используемые в автомобильных фарах и бытовых лампочках.

Вот неполный список типов диодов, изобретенных, построенных и используемых с течением времени, многие из которых состоят из опасных материалов:

Химический выпрямитель, известный как клапан Нодона, использующий свинцовые и алюминиевые электроды.
Выпрямитель медного типа (используются свинцовые и медные соединения, а также соединения из сульфида меди и магния)
Селеновый выпрямитель
Электролитический выпрямитель
Газовый выпрямитель, аргонодуговой выпрямитель
Механический выпрямитель, в просторечии известный как вибратор, устарел из промышленного применения примерно в 1921 году, но использовался в ламповом мобильном радиооборудовании до 1958 года. Также вращательный синхронный выпрямитель
Ртутный дуговой выпрямитель, а также ртутный выпрямитель
Фотодиодная трубка, также фотоумножитель, детектор гамма-излучения

Более современные твердотельные диоды:

Кремниевый диод,
германиевый диод,
Туннельный диод,
ИМПАТ Диод,
Диод Ганна,
Диод Шоттки,
Варактерный диод,
Стабилитрон,
Светодиод,
Фотодиод,
Кремниевый выпрямитель (SCR)
Диод металл-оксид-металл, изобретен около 1975 года, и вариант диода Шотти, см. авторов текста Иванов В.А., Ривлин А.А., Соловьев В.С., Измеритель ная техника, № 11, с. 33, ноябрь 1980 г. Используется для обнаружения и смешивания в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн.

S-образный выпрямитель

S-образный выпрямитель. — S-образный выпрямитель был разработан Американской радиотехнической и исследовательской корпорацией и часто используется американскими любителями вместо двухэлектродного вентильного выпрямителя обычной формы. Анод представляет собой плоский угольный электрод, а катод имеет чашеобразную форму с небольшим трубчатым отверстием, как показано на рисунке. Трубка содержит гелий около 12 мм. давление. Когда анод становится положительным, свободные электроны вытягиваются из всех частей чашки через отверстие к аноду.

S Tube Rectifier около 1922

При этом они сталкиваются с атомами гелия и ионизируют их. Действие накопительное, а значит трубка проводит.
Когда чашка сделана положительной, действие совсем другое. Положительные ионы в чашке, будучи значительно больше по объему, менее подвижны, и лишь сравнительно немногие из них достигают катода (чашки). Движение положительных ионов настолько медленное, а их количество достигает катода так мало, что проводимость тока составляет менее 1%. нормальной пропускной способности по току при обратной полярности. 9Лампы 0003

S изготавливаются для подачи анодных потенциалов постоянного тока на передающие лампы мощностью 1 5 Вт. Они рассчитаны на 20 Вт каждый, нормальный ток составляет 50 миллиампер. Лампа имеет практически постоянное падение 150 вольт, а в обратном направлении выдержит 2000 вольт. Две выпрямительные лампы обеспечат достаточный ток для одного 50-ваттного 1 передающего клапана.

Другие старые диоды были:

Выпрямители Raytheon
используются танталовые и свинцовые электроды с серной кислотой. Аналогично клапану Нодона.
Ламповый диод
Cats Whisker, использует кристаллический галенит (сульфид свинца), также может использовать уголь.
Кристаллический цинковый диод демонстрирует отрицательное сопротивление, аналогичное современному туннельному диоду. см. -> http://www.sparkbangbuzz.com/els/znrfamp2-el.htm

История диода | Hackaday

История диода забавна, так как она изобилует случайными открытиями, иногда приходится ждать десятилетиями, чтобы найти применение тому, что было найдено. Два примера — наши первые две темы: термоэлектронная эмиссия и полупроводниковые диоды. Итак, приступим.

Вакуумные лампы/термоэлектронные диоды

Нашим первым случайным открытием была термоэлектронная эмиссия, которая много лет спустя привела к созданию вакуумной лампы. Термоэлектронная эмиссия в основном нагревает металл или металл с покрытием, вызывая эмиссию электронов с его поверхности.

Электроскоп

В 1873 году Фредерик Гатри зарядил свой электроскоп положительно, а затем поднес кусок раскаленного добела металла к клемме электроскопа. Раскаленный добела металл испускал электроны на клемму, что, конечно же, нейтрализовало положительный заряд электроскопа, в результате чего листья сближались. Однако отрицательно заряженный электроскоп не может быть разряжен таким образом, так как горячий металл испускает только электроны, то есть отрицательный заряд. Таким образом, направление потока электронов было односторонним, и родился самый ранний диод.

Томас Эдисон независимо открыл этот эффект в 1880 году, когда пытался выяснить, почему углеродные нити накаливания в его лампочках часто перегорают на положительно соединенных концах. Исследуя проблему, он создал специальную вакуумированную лампочку, в которой он подсоединил кусок металла к положительному концу цепи и поднес его к нити накала. Он обнаружил, что невидимый ток течет от нити к металлу. По этой причине термоэлектронную эмиссию иногда называют эффектом Эдисона.

Термоэлектронный диод. Автор Svjo [CC BY-SA 3.0], через Wikimedia CommonsНо только в 1904 году появилось первое практическое использование эффекта. Джон Эмброуз Флеминг действительно консультировал Edison Electric Light Company с 1881 по 1891 год, но теперь работал в Marconi Wireless Telegraph Company. В 1901 году компания продемонстрировала первую радиопередачу через Атлантику в виде буквы «S» или трех точек азбукой Морзе. Но отличить полученный сигнал от фонового шума было настолько сложно, что результат был спорным (и остается спорным). Это заставило Флеминга понять, что необходим более чувствительный детектор, чем когерер, который они использовали. И так в 1904 он попробовал лампочку с эффектом Эдисона. Он работал хорошо, выпрямляя высокочастотные колебания и передавая сигналы на гальванометр. Он подал заявку на патент, и появился клапан Флеминга, двухэлементная электровакуумная лампа или термоэлектронный диод, предвещая десятилетия технологических разработок во многих последующих типах электровакуумных ламп.

Электронные лампы начали заменяться в источниках питания в 1940-х годах селеновыми диодами, а в 1960-х годах — полупроводниковыми диодами, но они до сих пор используются в устройствах большой мощности. Также наблюдается возрождение их использования аудиофилами и студиями звукозаписи. Но это только начало нашей истории.

Твердотельные/полупроводниковые диоды

Кошачий ус. Автор Holger.Ellgaard [CC BY-SA 3.0], через Wikimedia CommonsПочти в то же время, когда Фредерик Гатри открыл термоэлектронную эмиссию с помощью своего электроскопа, в 1874 году, Карл Фердинанд Браун исследовал проводимость солей металлов в растворе. Он понял, что некоторые соли, такие как галенит (он же сульфид свинца), не растворяются. Впоследствии он обнаружил, что его сопротивление меняется в зависимости от величины и полярности напряжения и что этот эффект лучше всего работает, если электрод представляет собой заостренный провод. Таким образом, он изобрел точечный выпрямитель на основе галенита (он же сульфид свинца). Галена — полупроводник, поэтому это был полупроводниковый диод.

Это то, что стало известно как детектор кошачьих усов и использовалось в 1894 году для экспериментов с микроволнами. В 1906 г. Г.В. Пикард запатентовал кремниевый детектор, а Генри Харрисон Чейз Данвуди запатентовал карборундовый детектор. Так началось широкое использование кошачьих усов в кристаллических радиоприемниках, которые производились миллионами.

Германиевый диод. Автор Morcheeba [CC BY-SA 2.5], через Wikimedia CommonsНо к 1920-м годам электронные лампы в значительной степени заменили использование детектора кошачьих усов. Однако во время Второй мировой войны точечные полупроводниковые детекторы, как кремниевые, так и германиевые, были возрождены для микроволновых радарных детекторов, поскольку детекторы на электронных лампах не могли работать на этих частотах.

После Второй мировой войны германиевые диоды, у которых не было точечного контакта, требующего регулировки, производились в больших количествах и оказались такими же чувствительными, как галенит. Поскольку им не требовалась регулировка, которую использовал детектор кошачьих усов, началась эра кристаллических радиоприемников с современными полупроводниковыми диодами.

Ртутно-дуговой выпрямитель

Страшно звучащий и жутко выглядящий тип диода был ртутно-дуговым выпрямителем. Это было изобретено в 1902 Питера Купера Хьюитта, разработанный в 1920-х и 1930-х годах. Они использовались до 1970-х годов для преобразования переменного тока высокого напряжения и переменного тока большой силы в постоянный ток. Они состояли из контейнера с парами ртути, образованного лужей ртути на дне. Лужа ртути также действовала как катод. Также в контейнере находились угольные аноды. Ртуть свободно испускала электроны, тогда как анод излучал очень мало. В бассейне зажигалась дуга, которая ионизировала пары ртути между катодом и анодом, создавая токопроводящий путь. Применения включали зарядку аккумуляторов, системы дугового освещения, тележки, метро и гальванику.

Ртутно-дуговые выпрямители были заменены в 1970-х годах тиристорами. Но так как у тиристоров кроме анода и катода есть затворный контакт, то мы их здесь рассматривать не будем.

Оксид меди и селеновые диоды

Селеновые диоды — еще один пример раннего открытия, за которым последовало отложенное практическое применение. Первый селеновый диод был сконструирован в 1886 году CE Fitts, но не применялся до 1930-х годов. В конечном итоге он нашел применение в радиоприемниках, сильноточных зарядных устройствах, телевизорах и копировальных аппаратах. Они были изготовлены из стальной пластины со слоем селена, а затем слоя кадмия-олова, между которыми образовался слой селенида кадмия. Этот селен и селенид кадмия образовали переход полупроводник-полупроводник. Их можно было легко складывать бесконечно, чтобы выдерживать высокое напряжение. Они были заменены в 1960 с кремниевыми выпрямителями, которые имеют меньшее падение напряжения. В 1961 году IBM попыталась разработать компьютерную логику с использованием селеновых диодов из-за их низкой стоимости, но они оказались ненадежными и были заменены кремниевыми диодами.

Диоды на основе оксида меди были изобретены примерно в то же время, что и селеновые диоды, и имели сходное применение. В их случае слой оксида меди на металлической меди образует полупроводниковый слой. Как и селеновые диоды, их можно было сложить так, чтобы они выдерживали высокие напряжения. Они также были заменены кремниевыми диодами.

Селеновый диод. By Binarysequence [CC BY-SA 3.0], через Wikimedia Commons

Медно-оксидный диод

Диод Шоттки

Возможно, трудно найти, кто изобрел диод Шоттки, потому что даже детектор кошачьих усов является точечным диодом Шоттки. Диод Шоттки состоит из металла, находящегося в контакте с умеренно легированным полупроводником n-типа, и кошачьи усы подходят под это описание. Диод назван в честь немецкого физика Вальтера Х. Шоттки, который разработал физику перехода металл-полупроводник.

ДНК-нанодиод

ДНК-нанодиод (Изображение предоставлено Университетом Джорджии/Университетом Бен-Гуриона)

А почему бы не закончить эту историю диода забавной недавней историей? В публикации, опубликованной 4 апреля 2016 года в журнале Nature Chemistry, исследователи из Университета Джорджии и Университета Бен-Гуриона сообщили, что они сделали диод из ДНК. Они сделали это, вставив две маленькие молекулы коралина в определенные места в специально разработанный дуплекс ДНК из 11 пар оснований. Когда к структуре прикладывалось напряжение 1,1 В, ток в пятнадцать раз превышал ток в одном направлении по сравнению с другим в зависимости от полярности. Это может повлиять на разработку молекулярно-электронных устройств, но, как мы видели выше, иногда бывает задержка до практического применения. Но, как мы также знаем, это стоит ожидания.

Заключение

Откуда произошло слово диод? Уильям Генри Экклс, английский физик, придумал его в 1919 году, объединив греческие корни ди, что означает «два», и ода, что означает «путь», хотя некоторые источники говорят, что ода была заимствована из слова «электрод», которое было придумано Майкл Фарадей.

Есть много других типов диодов, которые можно охватить, но из-за недостатка места и трудностей с поиском истории некоторых требований мы остановимся здесь. Однако, если вы знаете о каких-либо других интересных шагах в истории диода, мы будем рады услышать о них в комментариях ниже.