Diodo emissor de luz. História da invenção e produção

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LED ou diodo emissor de luz - um dispositivo semicondutor com uma junção elétron-buraco que cria radiação óptica quando uma corrente elétrica passa por ele na direção direta.

A luz emitida pelo LED encontra-se em uma faixa estreita do espectro. Ou seja, seu cristal inicialmente emite uma cor específica (se estivermos falando de LEDs na faixa do visível) - ao contrário de uma lâmpada que emite um espectro mais amplo, onde a cor desejada só pode ser obtida com a utilização de um filtro de luz externo. A faixa de emissão de um LED depende muito da composição química dos semicondutores usados.

Diodo emissor de luz
LED azul

Os livros de referência dizem que o diodo túnel foi inventado em 1958 por Leo Esaki (em 1973 ele recebeu o Prêmio Nobel por isso) e o LED por Nick Holonyak em 1962. Enquanto isso, um simples assistente de laboratório soviético estava à frente de ambos por mais de 30 anos.

Já na infância, Oleg Losev sabia com certeza a que dedicaria sua vida. Em 1917, assistiu a uma palestra do chefe de uma rádio militar e, a partir desse momento, tudo deixou de existir para ele, exceto o "telégrafo sem fio". Depois da escola, Oleg Losev, incapaz de entrar no Instituto de Comunicações de Moscou, graças a um conhecimento casual do professor do Instituto Politécnico de Riga, Vladimir Lebedinsky, o primeiro presidente da Sociedade Russa de Engenheiros de Rádio (RORI), acabou em Nizhny Laboratório de Rádio Novgorod (NRL). Naquela época, o NRL era um centro inovador onde tanto a pesquisa científica fundamental quanto a aplicada eram realizadas no campo da então emergente engenharia elétrica e eletrônica.

No NRL, Losev, que trabalhava como assistente de laboratório, decidiu estudar detectores de cristal para recepção de rádio. Esses elementos eram caprichosos, mas lhe pareciam mais promissores do que tubos de vácuo volumosos e vorazes. Além disso, Losev, um pesquisador solitário por natureza, poderia experimentar detectores de forma totalmente independente - movendo a agulha de contato nas menores frações de milímetro ao longo da superfície do cristal.

Ele partiu da premissa de que "alguns contatos ... entre um metal e um cristal não obedecem à lei de Ohm, é provável que oscilações não amortecidas possam ocorrer em um circuito oscilatório conectado a tal contato". Ele estava enganado: já se sabia que a geração requer não apenas uma não linearidade da característica corrente-tensão, mas uma seção descendente (esta é a seção fornecida pelos diodos de avalanche modernos).

Mas Losev teve muita sorte - ele descobriu esse efeito no contato da zincita com uma agulha de carbono, alcançando a primeira recepção de rádio heteródino do mundo baseada em elementos semicondutores. Em 1922, o artigo de Losev sobre novos elementos de rádio, chamado "cristadins", foi publicado na revista "Telegrafia e telefonia sem fios" ("TiTbp"). Mais tarde, os artigos de Losev sobre kristadins foram publicados em revistas soviéticas ("JETF", "Reports of the ANSSSR") e estrangeiras (The Wireless World and Radio Review, Radio News, Radio Revue, Philosophical Magazine, Physikalische Zeitschrift).

Melhorando o kristadin, Losev experimentou vários materiais de semicondutores e agulhas de contato e em 1923 descobriu um brilho fraco na junção de carborundum e fio de aço. O fenômeno foi chamado de "brilho de Losev", e o descobridor recebeu a patente de um "relé de luz" (na verdade, o primeiro LED semicondutor!) e (em 1938) um doutorado em física e matemática sem defender uma dissertação. Após a reorganização do NRL, Losev mudou-se para Leningrado, onde continuou suas pesquisas até o início da guerra. E em 1942, o inventor morreu de fome em uma cidade sitiada e sua obra permaneceu inacabada.

Em 1961, Robert Byard e Gary Pittman, da Texas Instruments, descobriram e patentearam a tecnologia de LED infravermelho.

O primeiro LED prático do mundo operando na faixa de luz (vermelha) foi desenvolvido por Nick Holonyak na Universidade de Illinois para a General Electric Company em 1962. Holonyak é assim considerado o "pai do LED moderno". Seu ex-aluno, George Craford, inventou o primeiro LED amarelo do mundo e melhorou o brilho dos LEDs vermelho e vermelho-laranja por um fator de 10 em 1972. Em 1976, a T. Pearsol criou o primeiro LED de alto desempenho e alto brilho do mundo para aplicações de telecomunicações, especialmente adaptado para transmissão de dados em linhas de comunicação de fibra óptica.

Diodo emissor de luz
LED para indicação

Os LEDs permaneceram extremamente caros até 1968 (cerca de US$ 200 cada), e sua aplicação prática era limitada. A pesquisa de Jacques Pankow no laboratório da RCA levou à produção industrial de LEDs; em 1971 ele recebeu o primeiro LED azul. A Monsanto foi a primeira empresa a produzir em massa LEDs operando na faixa de luz visível e aplicáveis em indicadores. A Hewlett-Packard conseguiu usar LEDs em suas primeiras calculadoras de bolso produzidas em massa.

Diodo emissor de luz
LED poderoso para iluminação: 1 - lente de plástico; 2 - selante de silicone; 3 - cristal semicondutor InGaN; 4 - pico; 5 - chip de silício embutido com proteção contra eletricidade estática; 6 - dissipador de calor; 7 - fio de ouro; 8 - cátodo

No início dos anos 1990, Isama Akasaki, que trabalhou com Hiroshi Amano na Universidade de Nagoya, e Suji Nakamura, então pesquisador da corporação japonesa Nichia Chemical Industries, conseguiram inventar um diodo emissor de luz (LED) azul barato. Os três receberam o Prêmio Nobel de Física de 2014 pela descoberta do barato LED azul.

Em 2014, os japoneses Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura (cidadão norte-americano) receberam o Prêmio Nobel de Física pela criação dos LEDs azuis.

Autor: S.Apresov

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