ИСТОРИЯ ПОЛУЗАБЫТОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Кристадин Лосева

Лосев Олег Владимирович

Автор Олег Васильев

Прежде чем рассказать о великом открытии советского физика, изобретателя, кандидата физико-математических наук Лосева Олега Владимировича, я сделаю маленький экскурс в историю развития радио.  

25 апреля (7 мая) 1895 г. на заседании Русского физико-химического общества, в здании «Же де Пом» (помещение для спортивных упражнений) во дворе Санкт-Петербургского университета Александр Степанович Попов продемонстрировал своё изобретение – первый радиоприёмник. Устройство было весьма примитивным и состояло из мачтовой антенны, когерера – стеклянной трубки с двумя электродами на концах, наполненной железными опилками, реле и звонка.

Электромагнитное поле высокой частоты, наводило в антенне ЭДС (электродвижущую силу). Ток, проходя через металлические опилки когерера, вызывал их спекание, вследствие чего сопротивление когерера уменьшалось, и в свою очередь включалась катушка реле. Реле, сработав, через свои замкнутые контакты подавало питание на звонок. Звонок срабатывал и своим молоточком встряхивал когерер, приводя его в исходное состояние.

В 1901 году, в результате проводимых работ по усовершенствованию передатчика и приёмника радиоволн, Попов добился максимальной дальности связи до 150 км.

В 1904 году английский учёный Джон Амброз Флеминг представляет миру своё новое изобретение – двухэлектродную лампу – «Диод Флеминга».

В 1906 году американский изобретатель Ли де Форест совершенствует изобретение Флеминга, добавив в электронную лампу управляющую «сетку», таким образом лампа становится радиочастотным детектором. Вскоре Форест совместно с Эдвином Армстронгом усовершенствовали прибор и применили его в первом электронном усилителе, а саму лампу назвали триодом, а в 1913 году на основе триода был создан автогенератор.

Таким образом, стало возможным не только передавать и принимать телеграфные, но и голосовые сообщения. Эфир заговорил на разных языках, сквозь треск атмосферных разрядов радиослушатель, не выходя из дома, мог уже слушать оперу, передаваемую, например, из «Гранд Оперы» в Париже или из «Ла Скала» в Милане.    

Изобретение радиолампы был первым шагом в развитии связи, да и радиоэлектроники в целом. Но радиолампа обладала целым рядом недостатков: высокое энергопотребление, динатронный эффект, потеря эмиссии катодом, в любой момент могла перегореть  нить накала и т. д.

Кристаллы цинкита.

В поисках более надёжных, обладающих малым энергопотреблением компонентов для радиоэлектронной аппаратуры, в конце 1921 года в Нижегородской лаборатории, а затем в  Твери в своей кустарной лаборатории Олег Владимирович Лосев проводит исследования с кристаллами цинкита¹ (ZnO). Учитывая, что контакт между металлом и кристаллом не подчиняется закону Ома, то есть обладает нелинейной вольтамперной характеристикой, Лосев предполагал, что в колебательном контуре, подключенным к такому контакту, возникнут незатухающие колебания, но как оказалось, одной нелинейности вольтамперной характеристики было мало.

Продолжая исследования, Лосев обнаружил, что в определённых точках контакта «кристалл-угольное остриё» цинкита, особенно после переплавки его в печи Муассана² (после переплавки возрастает проводимость кристалла), при приложенном напряжении 10 В. наблюдалась генерация высокочастотных сигналов, а при уменьшении напряжения в определённых размерах можно было реализовать усилительный режим.

Кристадин Лосева

Всё это стало возможным благодаря наличию падающего участка вольтамперной характеристики контакта, то есть кристалл при определённых уровнях приложенного напряжения обладал отрицательным дифференциальным сопротивлением.

12 января 1922 года Олег Владимирович собирает свой первый детекторный приёмник, напряжение смещения на кристалл поступает от трёх батареек, общим напряжением 12 В. По своей чувствительности кристадин Лосева не уступал обыкновенному ламповому регенеративному приёмнику, но требовал меньше электропитания, чем ламповый.    

Лосев продолжает исследования характеристик кристаллических детекторов и 9 марта 1922 года на лабораторной беседе представляет доклад на тему «Детектор-генератор». В теме раскрывались вопросы генерация точек кристалла и усиление детекторов на отрицательном участке вольтамперной характеристики.

Изобретатель разрабатывает метод исследования поверхностей кристалла с помощью острых зондов для обнаружения электронно-дырочных переходов.

Один из вариантов схем кристадина

В дальнейшем Лосев совершенствует свой приёмник, добившись 15 кратного усиления.

Издаются его брошюры, где он описывает методику поиска активных точек на поверхности цинкита, даёт рекомендации по обработке кристаллов и приводит практические схемы для самостоятельной их сборки. Его брошюры пользуются большой популярностью среди радиолюбителей.

В 1923 году Олег Владимирович получает несколько патентов на способ изготовления детектора и способы его применения.

Свечение у контакта

В 1924 году физик, проводя эксперименты с кристаллами, под микроскопом обнаружил явление электролюминесценции. В наше время это свойство кристаллов применяется в светодиодах.

27 июня 1928 году Олег Владимирович Лосев вместе со своими коллегами переезжает в Ленинград, где продолжает работу в вакуум-физико-технической лаборатории ЦРЛ. Тематика работ его прежняя – изучение свойств полупроводниковых кристаллов. Так освещая активный слой кристалла, Лосев открыл удивительное свойство полупроводников – вырабатывать напряжение под действием света, так называемый фотоэффект, применяемый в наше время в солнечных батареях.

Лосев приблизился к открытию транзистора, но из-за неудачно выбранного материала (карбид кремния) ему не удалось получить необходимого усиления.

Кристаллические детекторы со временем теряли своё свойство усиления и генерации и, не смотря на убедительные доводы Лосева о перспективе проведения дальнейших исследований и экспериментов в этой области, руководство лаборатории закрыло этот проект, настоятельно порекомендовав заняться другими темами.

2 июля 1938 года на основе его 21 статьи и 12 авторских прав учёный совет Индустриального института присвоил ему учёную степень – кандидат физико-математических наук.

Умер Олег Владимирович в 1942 году от голода в блокадном Ленинграде. Место захоронения его неизвестно.

P. S. Между тем работа над изучением свойств кристаллов в США продолжалась. Так в 1936 году американский физик, исследователь полупроводников Уильям Шокли приступает к изучению возможности создания твердотельных переключателей, способных заменить электромеханические реле на телефонных станциях.

В 1939 году Рассел Ол, Джон Скафф и Генри Тойерер провели первую плавку полупроводника в гелиевой атмосфере. Путём очистки и переплавки полупроводников им удалось добиться их стабильной работы.

16 декабря 1947 года американский физик-экспериментатор Уолтер Браттейн и теоретик Джон Бардин собирают первый работоспособный точечный транзистор и т. д.

Только в 1947 году в СССР началась работа в области полупроводниковых усилителей, и только в 1949 году начинается серийный выпуск германиевых триодов С₁ – С₄.

¹Цинкит – редкий минерал класса простых окислов, оксид цинка.