./t20150122_321673_taonews.html
专题
首页  >  专题  >  媒体视点  >  名刊精选  >  《无线电》

《无线电》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

1955年创刊,是国内电子科普领域创刊最早、发行量最大的知名杂志,累计发行量超过3亿册,倡导科普、兴趣、实作、分享的办刊理念。

文章数
分享到:

为什么是蓝光LED——2014 年诺贝尔物理奖原理简析

2015-01-22 16:48:58

30449

2014107日,诺贝尔奖组委会宣布,今年的物理学奖授予在20世纪90年代初期发明蓝色发光二极管(LED)以及蓝色半导体激光的3位科学家。一时间科学界舆论纷纷,许多人认为这只能算是一个技术进步,没有达到诺贝尔奖的水准。也有许多人认为评奖专家有失偏颇,如果要给蓝光LED颁奖,那么50年前就问世并获得广泛应用的红光LED以及后来的绿光LED都应该获奖。本文将试图为大家简单介绍这热闹的LED之争背后的一些故事。

人类与发光二极管的第一次邂逅要追溯到100 年以前。20 世纪之初,以真空电子管为基本功能元件的电子设备(如收音机等)已经在世界上流行。然而真空电子管体积庞大,能耗很高,且价格不菲。当时的研究人员发现,把某些矿石连接在电路中,电路会出现单向导通,即整流功能(二极管的功能)。

如果能用矿石来取代真空电子管,那么电子元件的尺寸将会大大缩小,能耗和价格也会大幅下降。因此工程师们尝试了使用各种矿石来制作二极管,就如同爱迪生发明灯泡时尝试过数千种灯丝材料一样。翻阅当年的资料,会发现许多有趣的矿石二极管,比如用黄铁矿(FeS2)或者方铅矿(PbS)等制作的二极管,还有在生锈的刀刃上搁一根铅笔芯的这种“非主流”的二极管。

尝试得多了,就会碰到一些奇怪的现象。1907 年,美国工程师Henry Round 试图使用一种叫作碳化硅的矿石来作为无线电接收器的整流装置时,他发现在负电极接触碳化硅的地方发出了明显的光亮,根据接触点的位置不同,发出光的颜色有红、黄、绿、蓝等。他把这个现象叫作电致发光(electroluminescense)。图1 展示的就是笔者在家里重现这个实验时观察到的这一神奇现象。

Round 先生意识到这有可能是一种全新的发光机制,它不是依靠把物体加热到上千度高温来发光,这与当时已经流行的爱迪生白炽灯有本质的区别。Round先生并不知道,他发现的正是发光二极管。要再过50 年,等到量子物理和半导体科学发展成熟以后,人们才开始真正地理解和重视发光二极管。

发光二极管的基本结构和工作原理与一般的整流二极管是一样的,都是把两种不同特性的半导体连接在一起,这两种半导体我们称为P 型和N 型,如图2 所示。其中,P 型半导体中有许多可以自由移动的正电荷(P 取自单词Positive),N 型半导体中有许多可以自由移动的负电荷(N 取自单词Negative)。自由电荷浓度高的地方电阻很低,对二极管的功能不起关键作用。

30448

■ 图1 碳化硅矿石的电致发光现象。图中央黑色部分为碳化硅矿石。铜导线接直流电源的负极,铝箔纸接直流电源的正极。一点微光在铜导线接触矿石表面的地方发出。2014 1 月号的《无线电》杂志刊登了两篇文章,详细描述了如何在家里做这个有趣的实验


未完。。。

全文详见《无线电》2014.12

 



上一篇: 历久弥新,与时代同行 ——写在《无线电》杂志创刊60周年之际2015.01
下一篇: 智能手表自己做(上)——《无线电》2014.12
©2011-2019 版权所有:中国数字科技馆
未经书面许可任何人不得复制或镜像
京ICP备11000850号 京公网安备110105007388号
信息网络传播视听节目许可证0111611号
国家科技基础条件平台