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Diode électro-luminescente. Histoire de l'invention et de la production

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LED ou diode électroluminescente - un dispositif semi-conducteur avec une jonction électron-trou qui crée un rayonnement optique lorsqu'un courant électrique le traverse dans le sens direct.

La lumière émise par la LED se situe dans une plage étroite du spectre. En d'autres termes, son cristal émet initialement une couleur spécifique (si nous parlons de LED dans le domaine visible) - contrairement à une lampe qui émet un spectre plus large, où la couleur souhaitée ne peut être obtenue qu'en utilisant un filtre de lumière externe. La plage d'émission d'une LED dépend largement de la composition chimique des semi-conducteurs utilisés.

LED bleue

Les ouvrages de référence disent que la diode tunnel a été inventée en 1958 par Leo Esaki (en 1973, il a reçu le prix Nobel pour cela), et la LED par Nick Holonyak en 1962. Pendant ce temps, un simple assistant de laboratoire soviétique devançait les deux de plus de 30 ans.

Déjà dans son enfance, Oleg Losev savait avec certitude à quoi il consacrerait sa vie. En 1917, il assiste à une conférence donnée par le chef d'une station de radio militaire, et à partir de ce moment, tout cesse d'exister pour lui, à l'exception du "télégraphe sans fil". Après l'école, Oleg Losev, incapable d'entrer à l'Institut des communications de Moscou, grâce à une rencontre fortuite avec le professeur de l'Institut polytechnique de Riga Vladimir Lebedinsky, le premier président de la Société russe des ingénieurs radio (RORI), s'est retrouvé à Nizhny Laboratoire radio de Novgorod (LNR). Le LNR était à l'époque un centre innovant où la recherche scientifique fondamentale et appliquée était menée dans le domaine de l'électronique et de l'électrotechnique alors émergentes.

Au LNR, Losev, qui travaillait comme assistant de laboratoire, a décidé d'étudier les détecteurs à cristal pour la réception radio. Ces éléments étaient fantaisistes, mais lui semblaient plus prometteurs que des tubes à vide encombrants et voraces. De plus, Losev, un chercheur solitaire par nature, pouvait expérimenter des détecteurs de manière totalement indépendante - en déplaçant l'aiguille de contact de la plus petite fraction de millimètre le long de la surface du cristal.

Il est parti du principe que "certains contacts ... entre un métal et un cristal n'obéissent pas à la loi d'Ohm, il est probable que des oscillations non amorties puissent se produire dans un circuit oscillant connecté à un tel contact". Il se trompait : on savait déjà que la génération nécessite non seulement une non-linéarité de la caractéristique courant-tension, mais une section descendante (c'est la section fournie par les diodes à avalanche modernes).

Mais Losev s'est avéré très chanceux - il a découvert cet effet sur le contact de la zincite avec une aiguille de carbone, réalisant la première réception radio hétérodyne au monde basée sur des éléments semi-conducteurs. En 1922, l'article de Losev sur les nouveaux éléments radio, appelés "cristadins", est publié dans la revue "Télégraphie et téléphonie sans fil" ("TiTbp"). Plus tard, les articles de Losev sur les kristadins ont été publiés dans des revues soviétiques ("JETF", "Rapports de l'ANSSSR") et étrangères (The Wireless World and Radio Review, Radio News, Radio Revue, Philosophical Magazine, Physikalische Zeitschrift).

Améliorant le kristadin, Losev a expérimenté divers matériaux de semi-conducteurs et d'aiguilles de contact et, en 1923, a découvert une faible lueur à la jonction du carborundum et du fil d'acier. Le phénomène s'appelait "la lueur de Losev", et le découvreur reçut un brevet pour un "relais lumineux" (en fait la première LED à semi-conducteur !) et (en 1938) un doctorat en physique et en mathématiques sans soutenir de thèse. Après la réorganisation de la LNR, Losev s'installe à Leningrad, où il poursuit ses recherches jusqu'au tout début de la guerre. Et en 1942, l'inventeur mourut de faim dans une ville assiégée, et son travail resta inachevé.

En 1961, Robert Byard et Gary Pittman de Texas Instruments ont découvert et breveté la technologie LED infrarouge.

La première LED pratique au monde fonctionnant dans la gamme claire (rouge) a été développée par Nick Holonyak à l'Université de l'Illinois pour la General Electric Company en 1962. Holonyak est ainsi considéré comme le "père de la LED moderne". Son ancien élève, George Craford, a inventé la première LED jaune au monde et a amélioré la luminosité des LED rouges et rouge-orange d'un facteur 10 en 1972. En 1976, T. Peirsol a créé la première LED haute performance et haute luminosité au monde pour les applications de télécommunication, spécialement adaptée à la transmission de données sur des lignes de communication à fibre optique.

LED d'indication

Les LED sont restées extrêmement chères jusqu'en 1968 (environ 200 $ pièce) et leur application pratique était limitée. Les recherches de Jacques Pankow au laboratoire RCA ont abouti à la production industrielle de LED ; en 1971, il reçoit la première LED bleue. Monsanto a été la première entreprise à produire en série des LED fonctionnant dans la gamme de la lumière visible et applicables dans les indicateurs. Hewlett-Packard a réussi à utiliser des LED dans ses premières calculatrices de poche produites en série.

LED puissante pour l'éclairage : 1 - lentille en plastique ; 2 - mastic silicone; 3 - cristal semi-conducteur InGaN; 4 - pointe; 5 - puce de silicium intégrée avec protection contre l'électricité statique ; 6 - dissipateur de chaleur ; 7 - fil d'or; 8 - cathodes

Au début des années 1990, Isama Akasaki, qui travaillait avec Hiroshi Amano à l'Université de Nagoya, et Suji Nakamura, alors chercheur à la société japonaise Nichia Chemical Industries, ont pu inventer une diode électroluminescente bleue (DEL) bon marché. Les trois d'entre eux ont reçu le prix Nobel de physique 2014 pour la découverte de la LED bleue bon marché.

En 2014, les Japonais Isamu Akasaki, Hiroshi Amano et Shuji Nakamura (citoyen américain) ont reçu le prix Nobel de physique pour la création de LED bleues.

Auteur : S.Apresov

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