инженер-системотехник
0,0
рейтинг
6 июня 2012 в 14:21

Самодельный светодиод из карбида кремния перевод

Эта статья описывает процесс создания работающего самодельного светодиода. Долгое время я думал, что создание активных электронных компонентов самому c нуля — неосуществимая задумка. Как же я ошибался. Галеновый (из сульфида свинца PbS. — Прим. перев.) диодный детектор относится к эпохе зарождения радио. Светодиод появился примерно в то же время. Это моя первая (на самом деле вторая, после галена) попытка создания полупроводника.



Все, что вам нужно, это немного деталей, которые есть в каждом доме, а также несколько кусочков карбида кремния (SiC). Карбид кремния можно купить задешево на Ebay. Маленького кусочка хватит на десяток светодиодов.

Прежде всего нужно выбрать правильный кристалл SiC для ваших светодиодов. Возьмите карбид кремния и аккуратно разломите его на кусочки, настолько мелкие, чтобы брать их можно было только пинцетом. Найдите металлическую поверхность и положите на нее несколько таких кусочков. Соедините металл с положительным полюсом источника постоянного напряжения 10-15 В. К отрицательному полюсу источника подключите иглу. Придержите кусочек карбида кремния пинцетом и убедитесь, что он имеет хороший контакт с металлом. Затем дотроньтесь до кристалла иглой и найдите место, которое достаточно хорошо светится.



После того, как вы найдете годный кристалл, его нужно где-то зафиксировать неподвижно. Для этой цели я взял гвоздь с широкой шляпкой. Также он служит хорошим теплоотводом.



Положите на шляпку гвоздя припоя и расплавьте его паяльником. Пока припой жидкий, положите в него пинцетом кристаллик SiC, убедившись, что сторона кристалла, которая будет излучать свет, находилась сверху. Можно слегка утопить кристалл, чтобы припой обхватил его со всех сторон. После того, как вы уберете паяльник, и припой застынет, кристалл будет надежно зафиксирован. Если не получилось, можно повторить процесс еще и еще раз, карбид кремния не реагирует с припоем.



Теперь нужно сделать точечный контакт. Возьмите булавку и обмотайте вокруг нее проволоку. Я взял ногу от 0,25-ваттного резистора. Припаяйте проволоку к булавке и откусите лишнее, как показано на рисунке.





Cделайте на проволоке петлю, чтобы она пружинила, и припаяйте ее конец к второму гвоздю, закрепленному рядом с первым, на котором находится кристалл. Вся конструкция должна быть расположена так, как показано на рисунке ниже:



У меня два гвоздя просто впаяны в макетную плату, но я рекомендую укрепить конструкцию еще парой отрезков металла.



И наконец, нужно осторожно подогнуть пружину так, чтобы острие упиралось в ту область кристалла, которая излучает свет.



Лучшая рабочая точка для этого светодиода лежит в районе 9 вольт. При этом светодиод потребляет примерно 25 мА. При таких параметрах свечение достаточно яркое, а светодиод не перегревается. Чтобы убедиться, что получился именно диод, я инвертировал полярность источника питания, и никакого свечения, естественно, не получил.

Чтобы показать, что процесс можно повторить много раз с тем же результатом, я сделал второй светодиод. Результат получился в точности такой же. Второй светодиод я собрал всего за 10 минут.





Изготовление светодиодов описанным способом действительно простое и дешевое. Тем не менее, если вы предложите более надежный и простой способ, я буду рад его попробовать.
Перевод: SV3ORA
Dmitry Yakhontov @Ocelot
карма
389,5
рейтинг 0,0
инженер-системотехник
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (68)

  • +18
    Just for fun?
    • +82
      Нет, что вы! Он сделает еще стотыщ светодиодов и соберет из них дисплей :)
      • +3
        крошим на токопроводную плёнку из клавы, прикладываем другую сверху, PROFIT
      • 0
        На e-bay столько гвоздей не купишь :)
        • +11
          а на алибабе — запросто
      • +17
        not enough minerals
        • 0
          more gold is required
  • +4
    Очень прикольно :-) Плюс в карму :-)
    Но есть вопрос: насколько яркое свечение? желательно в сравнении. И какие цвета можно таким образом сделать?
    • +2
      Судя по фотографиям — совсем не яркое, гораздо слабее обычного светодиода. Примерно как светлячок или гнилушка в лесу.
      Карбид кремния позволяет получить цвета от оранжевого до зеленого, в зависимости от напряжения и примесей (см. эксперименты Г. Дж. Раунда и О. В. Лосева). Другие цвета можно получить, используя другие полупроводники: арсенид и фосфид галлия, нитрид индия и т.п. Правда не уверен, что с ними так же легко работать и так же просто достать.
  • +16
    Классно, доступно, можно с ребенком попробовать собрать.
    • +16
      Не надо с ребёнком… Давайте лучше с карбидом кремния!
  • +1
    Это не первые светодиоды на SiC.

    www.dlip.de/?p=99 — вот например статья за 2009 год.
  • 0
    Отлично!
    Светодиод «стимпанк-стайл»? )

  • +4
    Вот это псих! :) В хорошем смысле слова. Всегда поражаюсь таким людям.
    • +10
      А чему тут поражаться? Году так в 1920-ом даже заводские приемники были с кристаллическим детектором, на котором слушатель искал иголочкой «волшебную точку», в которой диод работал. А потом старался не шатать стол и не дышать слишком сильно.
      • +1
        А еще со временем точка переставала работать и приходилось искать новую :)
  • –4
    Китайцы в панике! Теперь все мир перестанет закупать у них светодиоды!!!
  • +21
    В случае ядерной войны, я хотел бы оказаться с автором в одной ветке метро…
    • +12
      aaa: Девочки, а вот если бы вы оказались на необитаемом острове с мужчиной, кого бы вы выбрали?
      bbb: Я бы Джонни Деппа наверное
      ccc: не, я бы Паттинсона выбрала.
      ddd: А я бы выбрала симпатичного практикующего врача широкого профиля, увлекающегося охотой, рыбалкой и садоводством. А вы все умрёте.
      (с) Баш.им

      ЗЫ Думаю, в случае ядерной войны при наличии отсутствия воды, электричества, еды, чистого воздуха, интернета, ебея, паяльника, карбида кремния навыки автора по изготовления светодиодов в домашних условиях чуть более чем бесполезны.
      • +22
        Думаю что навыки работы руками и думания головой ценны при любых катаклизмах. И без них, кстати, тоже.
      • –1
      • 0
        Дело не в пользе самодельного светодиода, дело в том чтоб показать сыну, что много чего можно сделать своими руками ( а не только бутылку пива с пачкой чипсов купить в супермаркете).
        И, может быть, когда он вырастет он сам будет заливать незамерзайку в авто и не будет вызывать эвакуатор при проколе колеса.
  • –3
    статья интересная, безусловно. но фотки такого качества, словно на мобилку фоткали
    • +3
      На мыльницу. Судя по EXIF-данным, Sony DSC-W35.
    • +2
      На ПЗС матрицу из гвоздей ;) Что вы так категорично. Ну не получилось у автора еще достаточного разрешения достичь =)
  • +1
    Органические светодиоды дома? Без проблем — mrsec.wisc.edu/Edetc/nanolab/oLED/index.html
  • 0
    А кстати, как делались фотографии? Через группу линз?
    Не представляю, чтобы «мыльница» давала такое приближение %-()

    Спасибо за описание своеобразного, но интересного опыта.
    • 0
      У вас или очень хреновая «мыльница», или до сих пор не освоили макро-режим и ручную фокусировку.
      • –2
        У меня вообще нет «мыльницы», а с камерой использую преимущественно «фиксы» ;)
        • +1
          Мыльницы отлично фокусируются на малых расстояниях, в отличие от зеркалок, для которых нужен специальный объектив и (если хочется больше 1:1) ухищрения с аксессуарами.

          Даже телефоны уже вполне неплохи в этом плане. Я, конечно, не буду хвалить степень шума, цветопередачу и прочее, но фокусируются на близких объектах они очень неплохо — instagr.am/p/LiFY_mth4b/
    • +2
      Для мыльницы с ее огромной ГРИП — это вполне нормально. На ЭФР порядка 125-200 мм, при масштабе макросъемки 1:2 — вполне ожидаемый результат.
  • 0
    Было бы здорово увеличить площадь свечения.
    • +1
      Несколько игл на один «кристалл»?
      • 0
        Возможно.

        Залить потом прозрачной эпоксидкой, и отшлифовать «линзу».
  • +1
    что я могу сказать… This is SiC!!! )
  • +7
    Тот странный момент, когда статья про физику и химию на главной, а автор не BarsMonster.
    • +6
      Развлекательные статьи давно побеждают статьи нацеленные на решение конкретной задачи. Тонны перепостов новостных статей с минимальными изменениями. Уже непринципиально, статья на тему IT, или физику, или химию. Жду статей в духе: как я выращиваю бонсай на рабочем месте. Если добавить: полив при помощи ардуино, топ обеспечен.
      • +1
        Думаю дело тут в том, что актуальные IT проблемы малочисленны.
        Все ковыряют на работе всякую унылую банальщину (жизнь жестока).

        А вот со свободным временем все проще, и круг интересных тем для IT-шников существенно шире.
        Отсюда и перекос.

        Но я не уверен, что это нужно называть проблемой. Я бы сказал «особенность».
        Не плохо и не хорошо, оно просто так есть.
    • +3
      Вы меня пугаете, право
  • 0
    Знаете, а если немного прокачать технологию — то можно и базовую логику собрать. А там уже и до простых ИС в домашних условиях недалеко.
    • +1
      А вот кому транзисторы самодельные?! Если это не фейк, можно уже собирать потихоньку процессор.
      • 0
        Это не фейк.
      • 0
        Делать их посложнее будет.
        • +1
          А учитывая то, что даже в Z80 8500 транзисторов, работа требует восьмидесятого уровня усидчивости и суровости.
          • 0
            Фотолитографию никто не отменял ;-)
      • 0
        В середине 80-х мне приходилось отдельные ячейки памяти для Наири-2 ремонтировать.

        А память была 10К на ферритовых кольцах, хорошо что не ломалась.
  • 0
    Если придираться к терминологии, это не совсем светодиод.
    • 0
      А что же это тогда? Поясните мысль.
      • 0
        Светодиод — это прибор, построенный на излучающих свойствах p-n перехода определенных полупроводников с определенными примесями. Диоды (включая и светодиоды) обладают определенной формой вольт-амперной характеристики
        • 0
        • +3
          Чтобы убедиться, что получился именно диод, я инвертировал полярность источника питания, и никакого свечения, естественно, не получил.
        • +2
          Имеете в виду, что тут не p-n-переход, а переход Шоттки (металл-полупроводник)? Кстати, не факт. Возможно, вторым электродом является не игла, а пленка оксида (или других примесных соединений) между иглой и основной массой кристалла. В пользу этой версии говорит тот факт, что нужно искать точку на поверхности SiC, в которой наблюдается эффект.
          • +1
            Да, я имею ввиду, что получается МП или МОП структура, а не p-n. Хотя барьер Шоттки также называют диодом Шоттки, зря придрался, прошу прощения :)
  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • 0
      SiC получают сплавлением углерода с диоксидом кремния (песком) в графитовой электропечи при температуре 1600-2500 °C. Никакого хайтека, технология изобретена еще в 19 веке, так что можно попробовать воспроизвести в домашних гаражных условиях.
      • 0
        Придется сначала сделать графитовую электропечь в домашних условиях.
        • 0
          Вакуумную. Или аргон пропускать, тщательно очищенный от азота. Иначе получим очень сильнолегированный азотом SiC, годящийся только на абразив.
          Занимался я этим на заре своей научной карьеры…
      • +1
        19-й век вообще, похоже, прошел под лозунгом «А что если ?» не далее этих самых гаражей.
  • 0
    попытка создания полупроводника.


    Сначала подумал, огрехи перевода, ан нет, в оригинале тоже: make a semiconductor…
  • +2
    Вот чем надо учеников в школе-университете развлекать!
  • +1
    Как то давным давно в далёкой далёкой галактике я игрался с проводами, и решил пропустить электрический ток (тоже около 9 вольт) через карандаш (графитовый стержень), и он тускло засветился, но из-за температуры (даже дымил из-за примесей в графите). Поначалу я подумал, что тут описано что-то подобное, но как прочитал про смену полярности…
    Надо из подобных статей сделать книжку «как возродить цивилизацию» и в каждый ядерный бункер по копии положить.
  • 0
    статья прямо релакс для души! вот и у нас что-то изобрели. И вообще, только благодаря Хабру, я не потерял еще окончательно веру в наших. А то зомбоящик как не глянешь, там «сломали | украли | попилили | испортили |продали | » а тут — созидают!
    молодец )
  • 0
    Надо запилить пост на тему «как выращивать полупроводники на кухне». Все же моя тема диплома.
    Только на кухне надо иметь вакуумный пост и кварцедувную горелку. И печку намотать.
  • 0
    Сначала надо запилить «как получить все необходимые химические компоненты с помощью рук, ног, карты и компаса», а то даже серную кислоту почти никто уже не знает как получить, кроме как выпариванием аккумуляторного электролита. :D У кого вулкан рядом — тем хорошо,… а остальным ещё добывать серу (из ушей :) ), потом очистить ею свинец (Галенит придётся накопать), ну и конечно поташа нажечь и с навозом в селитряницы постаскивать. Можно упростить: окислы азота прямо из воздуха нажечь дуговой плазмой и получить нитрат кальция, пропустив окислы азота через гашёную известь (можно технически усовершенствовать: азот из воздуха насжимать, окислы жечь из воздуха и испаряющегося азота — выход больше чем просто воздух жечь). Поташ + нитрат кальция, и вот и готова калиевая селитра. Жжём с серой селитру и получаем серную кислоту… К чему это я…

    А, точно! Прежде чем растить электронику на кухне, надо вырастить «Open Sources Химию»! То, что выше написал, даже в учебниках вузов уже нет. Остались только «Промышленное получение наиболее дёшево по формуле ...», а про эффективностное локальное получение в сверхмалых объёмах говорить запрещено. :(
  • 0
    Если реально заморочиться, то можно довести технологию, описанную в статье до уровня производства светодиодов КЛ101
    image
    image
    В семидесятые годы в СССР был налажен их серийный выпуск.

    Осталось вытащить из закромов старых учебников, как считать и на чём подходящем мотать дроссели (не путаем с контурными катушки индуктивности — технология самостоятельного производства этих элементов пока ещё не утеряна ;) ) и как делать конденсаторы. И всё,… останутся только микросхемы,… пока RepRap и домашняя технология DLP-печати не сделают своё оконечное дело.

    P.S. Автору уважение! И вопрос… Можно ли обработать такой напай SiC на гвозде до размеров светящегося участка кристалла, или прочность соединения не выдержит фрезерования/обточки и обеспечивается только топологией (пространственный захват)?
    • 0
      — и как делать конденсаторы.

      Фольга с промасленной бумагой — дело нехитрое

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.