発光ダイオード。発明と生産の歴史

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発光ダイオード。発明と生産の歴史

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LED または発光ダイオード - 電流が順方向に流れると光放射を生成する電子正孔接合を備えた半導体デバイス。

LED が発する光は、スペクトルの狭い範囲内にあります。言い換えれば、そのクリスタルは最初に特定の色を放射します（可視範囲のLEDについて話している場合）。これは、外部光フィルターを使用することによってのみ目的の色を得ることができる、より広いスペクトルを放射するランプとは異なります。 LED の発光範囲は、使用される半導体の化学組成に大きく依存します。

LED
青色LED

参考書によると、トンネルダイオードは1958年に江崎玲於奈によって発明され（1973年にこの功績でノーベル賞を受賞）、LEDは1962年にニック・ホロニャックによって発明された。一方、単純なソ連の研究助手は、両者よりも 30 年以上先を行っていた。

オレグ・ロセフはすでに子供の頃から、自分の人生を何に捧げるかを明確に知っていました。 1917年、彼は軍用無線局の局長の講義に出席したが、その瞬間から、「無線電信」を除いて、すべてが彼の前に存在しなくなった。放課後、オレグ・ロセフさんは、ロシア無線技術者協会（RORI）の初代会長であるリガ工科大学のウラジミール・レベディンスキー教授との偶然の知り合いのおかげで、モスクワ通信大学に入学できず、ニジニ大学に行き着いた。ノヴゴロド電波研究所 (NRL)。当時のNRLは、当時新興していたエレクトロニクスおよび電気工学の分野で基礎科学研究と応用科学研究の両方が行われる革新的なセンターでした。

NRL で研究助手として働いていたロセフは、無線受信用の結晶検出器を研究することにしました。これらの要素は奇抜なものでしたが、彼にとっては、かさばって貪欲な真空管よりも有望に思えました。さらに、本質的に孤独な研究者であるロセフは、結晶の表面に沿って接触針をミリ単位で動かしながら、検出器を完全に独立して実験することができました。

彼は、「金属と水晶の間の一部の接触はオームの法則に従わない。そのような接触に接続された発振回路では非減衰発振が発生する可能性がある」という前提から話を進めた。彼は誤解していました。発電には電流電圧特性の非線形性だけでなく、立ち下がりセクション (これは現代のアバランシェダイオードによって提供されるセクションです) が必要であることはすでに知られていました。

しかし、ロセフは非常に幸運だったことが判明しました。彼はジンカイトと炭素針の接触によるこの効果を発見し、半導体素子に基づく世界初のヘテロダイン無線受信を達成しました。 1922 年、「クリスタジン」と呼ばれる新しい無線要素に関するロセフの論文が、雑誌「ワイヤーなしの電信と電話」 (「TiTbp」) に掲載されました。その後、ロセフのクリスタジンに関する記事はソ連誌（「JETF」、「ANSSSR報告書」）および外国誌（The Wireless World and Radio Review、Radio News、Radio Revue、Philosophical Magazine、Physikalische Zeitschrift）に掲載された。

クリスタジンを改良するために、ロセフはさまざまな半導体材料と接触針を実験し、1923 年にカーボランダムと鋼線の接合部に弱い発光を発見しました。この現象は「ロセフの輝き」と呼ばれ、発見者は「光リレー」の特許（実際、最初の半導体LED！）を取得し、（1938年に）論文を擁護することなく物理学と数学の博士号を取得した。 NRL の再組織後、ロセフはレニングラードに移り、そこで戦争が始まるまで研究を続けました。そして1942年、発明者は包囲された都市で餓死し、彼の研究は未完のままとなった。

1961 年、テキサスインスツルメンツのロバートバイヤードとゲイリーピットマンは赤外線 LED テクノロジーを発見し、特許を取得しました。

光（赤色）範囲で動作する世界初の実用的な LED は、1962 年にイリノイ大学のニック・ホロニャックによってゼネラル・エレクトリック社のために開発されました。したがって、ホロニャックは「現代の LED の父」とみなされます。彼の元教え子であるジョージクラフォードは、10 年に世界初の黄色 LED を発明し、赤色および赤オレンジ色の LED の明るさを 1972 倍に改善しました。 1976 年、T. Peirsol は、特に光ファイバー通信回線を介したデータ伝送に適した、通信用途向けの世界初の高性能、高輝度 LED を開発しました。

LED
表示用LED

LED は 1968 年まで非常に高価であり (200 個あたり約 1971 ドル)、実用化は限られていました。 RCA 研究所でのジャックパンコウの研究は LED の工業生産につながりました。 XNUMX 年に彼は最初の青色 LED を受け取りました。モンサントは、可視光範囲で動作し、インジケーターに適用可能な LED を量産した最初の企業です。ヒューレット・パッカードは、初期の量産ポケット電卓に LED を使用することに成功しました。

LED
照明用の強力な LED: 1 - プラスチックレンズ。 2 - シリコーンシーラント; 3 - 半導体結晶InGaN。 4 - スパイク。 5 - 静電気から保護する内蔵シリコンチップ。 6 - ヒートシンク。 7 - 金線。 8 - カソード

1990年代初頭、名古屋大学で天野浩氏と共同研究していた赤崎勇氏と、当時日本法人日亜化学工業の研究員だった中村スジ氏は、安価な青色発光ダイオード（LED）を発明することができた。彼ら 2014 人は、安価な青色 LED、LED バックライトの発見により、XNUMX 年ノーベル物理学賞を受賞しました。

2014年、日本人の赤崎勇氏、天野浩氏、中村修二氏（米国国籍）が青色LEDの創出によりノーベル物理学賞を受賞した。

著者: S.アプレソフ

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