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Diodo ad emissione luminosa. Storia dell'invenzione e della produzione

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LED o diodo a emissione di luce - un dispositivo a semiconduttore con una giunzione elettrone-lacuna che crea radiazioni ottiche quando una corrente elettrica lo attraversa nella direzione in avanti.

La luce emessa dal LED si trova in una gamma ristretta dello spettro. In altre parole, il suo cristallo emette inizialmente un colore specifico (se parliamo di LED nella gamma visibile) - a differenza di una lampada che emette uno spettro più ampio, dove il colore desiderato può essere ottenuto solo utilizzando un filtro luminoso esterno. Il campo di emissione di un LED dipende in gran parte dalla composizione chimica dei semiconduttori utilizzati.

LED blu

I libri di riferimento dicono che il diodo tunnel è stato inventato nel 1958 da Leo Esaki (nel 1973 ha ricevuto il premio Nobel per questo), e il LED da Nick Holonyak nel 1962. Nel frattempo, un semplice assistente di laboratorio sovietico era davanti a entrambi di oltre 30 anni.

Già durante l'infanzia, Oleg Losev sapeva con certezza a cosa avrebbe dedicato la sua vita. Nel 1917 assiste a una conferenza del capo di una stazione radio militare e da quel momento per lui tutto cessò di esistere, tranne il "telegrafo senza fili". Dopo la scuola, Oleg Losev, impossibilitato ad entrare all'Istituto di comunicazione di Mosca, grazie a una conoscenza casuale con il professore del Politecnico di Riga Vladimir Lebedinsky, il primo presidente della Russian Society of Radio Engineers (RORI), è finito a Nizhny Laboratorio radiofonico di Novgorod (NRL). L'NRL a quel tempo era un centro innovativo dove si svolgevano ricerche scientifiche fondamentali e applicate nel campo dell'elettronica e dell'ingegneria elettrica allora emergenti.

Nell'NRL, Losev, che lavorava come assistente di laboratorio, decise di studiare rivelatori di cristalli per la ricezione radio. Questi elementi erano stravaganti, ma gli sembravano più promettenti delle ingombranti e voraci valvole termoioniche. Inoltre, Losev, un ricercatore solitario per natura, potrebbe sperimentare rivelatori in modo completamente indipendente, spostando l'ago di contatto delle più piccole frazioni di millimetro lungo la superficie del cristallo.

È partito dalla premessa che "alcuni contatti ... tra un metallo e un cristallo non obbediscono alla legge di Ohm, è probabile che possano verificarsi oscillazioni non smorzate in un circuito oscillatorio collegato a tale contatto". Si sbagliava: era già noto che la generazione richiede non solo una non linearità della caratteristica corrente-tensione, ma una sezione discendente (questa è la sezione fornita dai moderni diodi a valanga).

Ma Losev si è rivelato molto fortunato: ha scoperto questo effetto sul contatto della zincite con un ago di carbonio, ottenendo la prima ricezione radio eterodina al mondo basata su elementi semiconduttori. Nel 1922, l'articolo di Losev sui nuovi elementi radio, chiamato "cristadins", fu pubblicato sulla rivista "Telegrafia e telefonia senza fili" ("TiTbp"). Successivamente, gli articoli di Losev sui kristadins furono pubblicati su riviste sovietiche ("JETF", "Reports of the ANSSSR") e straniere (The Wireless World e Radio Review, Radio News, Radio Revue, Philosophical Magazine, Physikalische Zeitschrift).

Migliorando kristadin, Losev sperimentò vari materiali di semiconduttori e aghi di contatto e nel 1923 scoprì un debole bagliore alla giunzione di carborundum e filo di acciaio. Il fenomeno fu chiamato "bagliore di Losev", e lo scopritore ricevette un brevetto per un "relè luminoso" (in realtà il primo LED a semiconduttore!) e (nel 1938) un dottorato di ricerca in fisica e matematica senza difendere una tesi. Dopo la riorganizzazione dell'NRL, Losev si trasferì a Leningrado, dove continuò le sue ricerche fino all'inizio della guerra. E nel 1942 l'inventore morì di fame in una città assediata e il suo lavoro rimase incompiuto.

Nel 1961, Robert Byard e Gary Pittman di Texas Instruments scoprirono e brevettarono la tecnologia LED a infrarossi.

Il primo LED pratico al mondo funzionante nella gamma della luce (rossa) è stato sviluppato da Nick Holonyak presso l'Università dell'Illinois per la General Electric Company nel 1962. Holonyak è quindi considerato il "padre del LED moderno". Il suo ex studente, George Craford, ha inventato il primo LED giallo al mondo e ha migliorato la luminosità dei LED rossi e rosso-arancione di un fattore 10 nel 1972. Nel 1976, T. Peirsol ha creato il primo LED al mondo ad alte prestazioni e ad alta luminosità per applicazioni di telecomunicazione, appositamente adattato per la trasmissione di dati su linee di comunicazione in fibra ottica.

LED di indicazione

I LED rimasero estremamente costosi fino al 1968 (circa $ 200 ciascuno) e la loro applicazione pratica era limitata. La ricerca di Jacques Pankow presso il laboratorio RCA ha portato alla produzione industriale di LED; nel 1971 riceve il primo LED blu. Monsanto è stata la prima azienda a produrre in serie LED operanti nella gamma della luce visibile e applicabili negli indicatori. Hewlett-Packard è riuscita a utilizzare i LED nelle sue prime calcolatrici tascabili prodotte in serie.

Potente LED per l'illuminazione: 1 - lente in plastica; 2 - sigillante siliconico; 3 - cristallo semiconduttore InGaN; 4 - punta; 5 - chip di silicio integrato con protezione dall'elettricità statica; 6 - dissipatore di calore; 7 - filo d'oro; 8 - catodo

All'inizio degli anni '1990, Isama Akasaki, che ha lavorato con Hiroshi Amano all'Università di Nagoya, e Suji Nakamura, allora ricercatore presso la società giapponese Nichia Chemical Industries, sono stati in grado di inventare un diodo a emissione di luce blu (LED) economico. A loro tre è stato assegnato il Premio Nobel per la Fisica 2014 per la scoperta dell'economica retroilluminazione a LED blu.

Nel 2014 i giapponesi Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura (cittadino statunitense) hanno ricevuto il premio Nobel per la fisica per la creazione dei LED blu.

Autore: S.Apresov

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