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Diodo emisor de luz. Historia de la invención y la producción.

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Un LED o diodo emisor de luz es un dispositivo semiconductor con una unión de hueco de electrón que crea radiación óptica cuando una corriente eléctrica pasa a través de él en dirección directa.

La luz emitida por un LED se encuentra en un rango estrecho del espectro. En otras palabras, su cristal emite inicialmente un color específico (si hablamos de LED en el rango visible), a diferencia de una lámpara que emite un espectro más amplio, donde el color deseado sólo se puede obtener utilizando un filtro de luz externo. El rango de emisión de un LED depende en gran medida de la composición química de los semiconductores utilizados.

LED azul

Los libros de referencia dicen que el diodo túnel fue inventado en 1958 por Leo Esaki (recibió el Premio Nobel por esto en 1973), y el LED fue inventado por Nick Holonyak en 1962. Mientras tanto, un simple asistente de laboratorio soviético estaba más de 30 años por delante de ambos.

Ya en la infancia, Oleg Losev sabía exactamente a qué dedicaría su vida. En 1917 asistió a una conferencia del jefe de una estación receptora de radio militar y, a partir de ese momento, todo dejó de existir para él excepto el "telégrafo inalámbrico". Después de la escuela, Oleg Losev, al no haber podido ingresar al Instituto de Comunicaciones de Moscú, gracias a una relación casual con el profesor del Instituto Politécnico de Riga Vladimir Lebedinsky, primer presidente de la Sociedad Rusa de Ingenieros de Radio (RORI), terminó en el Laboratorio de Radio de Nizhny Novgorod (NRL). En aquel momento, el NRL era un centro de innovación donde se llevaban a cabo investigaciones científicas tanto fundamentales como aplicadas en el campo de la entonces emergente electrónica y electrotécnica.

En NRL, Losev, que trabajaba como asistente de laboratorio, decidió estudiar detectores de cristal para la recepción de radio. Estos elementos eran caprichosos, pero le parecían más prometedores que los tubos de vacío voluminosos y hambrientos de energía. Además, Losev, un investigador solitario por naturaleza, pudo experimentar con detectores de forma completamente independiente, moviendo la aguja de contacto en fracciones más pequeñas de milímetro a lo largo de la superficie del cristal.

Partió de la premisa de que "algunos contactos... entre metal y cristal no obedecen la ley de Ohm; es probable que en un circuito oscilatorio conectado a dicho contacto puedan producirse oscilaciones no amortiguadas". Se equivocó: ya se sabía que para generar no solo se requiere la no linealidad de la característica corriente-voltaje, sino también una sección descendente (esta es exactamente la sección que proporcionan los diodos de avalancha modernos).

Pero Losev tuvo mucha suerte: descubrió este efecto al contactar zincita con una aguja de carbono, logrando la primera recepción de radio heterodina del mundo basada en elementos semiconductores. En 1922, se publicó en la revista "Telegrafía y telefonía sin cables" ("TiTbp") un artículo de Losev sobre nuevos elementos de radio llamados "cristadinas". Posteriormente, los artículos de Losev sobre las cristadinas se publicaron en revistas soviéticas (JETF, Reports of the ANSSSR) y extranjeras (The Wireless World y Radio Review, Radio News, Radio Revue, Philosophical Magazine, Physikalische Zeitschrift).

Mientras mejoraba la cristadina, Losev experimentó con varios materiales de semiconductores y agujas de contacto y en 1923 descubrió un tenue brillo en la unión del carborundo y el alambre de acero. El fenómeno se llamó "resplandor de Losev" y el descubridor recibió una patente para un "relé de luz" (¡de hecho, el primer LED semiconductor!) y (en 1938) un título científico de candidato en ciencias físicas y matemáticas sin defender una tesis. . Después de la reorganización de la NRL, Losev se mudó a Leningrado, donde continuó sus investigaciones hasta el comienzo de la guerra. Y en 1942, el inventor murió de hambre en una ciudad sitiada y su obra quedó inconclusa.

En 1961, Robert Byard y Gary Pittman de Texas Instruments descubrieron y patentaron la tecnología LED infrarroja.

El primer LED práctico del mundo que funciona en el rango de luz (rojo) fue desarrollado por Nick Holonyak en la Universidad de Illinois para General Electric en 1962. Por tanto, Holonyak es considerado el "padre del LED moderno". Su antiguo alumno, George Craford, inventó el primer LED amarillo del mundo y mejoró el brillo de los LED rojos y rojo-naranja en un factor de 10 en 1972. En 1976, T. Piersol creó el primer LED del mundo de alto rendimiento y alto brillo para aplicaciones de telecomunicaciones, adaptado específicamente para la transmisión de datos a través de líneas de comunicación de fibra óptica.

LED de indicación

Los LED siguieron siendo extremadamente caros hasta 1968 (alrededor de 200 dólares cada uno) y su uso práctico era limitado. La investigación de Jacques Pankov en el laboratorio RCA condujo a la producción industrial de LED; en 1971 produjo el primer LED azul. La empresa Monsanto fue la primera en organizar la producción en masa de LED que funcionan en el rango de luz visible y se utilizan en indicadores. Hewlett-Packard logró utilizar LED en sus primeras calculadoras de bolsillo producidas en masa.

Potente LED para iluminación: 1 - lente de plástico; 2 - sellador de silicona; 3 - cristal semiconductor InGaN; 4 - soldar; 5 - chip de silicio incorporado con protección contra electricidad estática; 6 - disipador de calor; 7 - alambre de oro; 8 - cátodo

A principios de la década de 1990, Isama Akasaki, trabajando con Hiroshi Amano en la Universidad de Nagoya, y Shuji Nakamura, entonces investigador de la corporación japonesa Nichia Chemical Industries, pudieron inventar un diodo emisor de luz (LED) azul de bajo costo. Los tres recibieron el Premio Nobel de Física en 2014 por el descubrimiento de un LED azul de bajo coste que, en combinación con el verde y el rojo, produce una luz blanca de alta eficiencia energética, lo que posteriormente permitió la creación de entre otras cosas, lámparas LED y pantallas con retroiluminación LED.

En 2014, los japoneses Isamu Akasaki, Hiroshi Amano y Shuji Nakamura (ciudadano estadounidense) recibieron el Premio Nobel de Física por la creación de los LED azules.

Autor: S.Apresov

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