Радиоприёмник Олега Лосева «Кристадин»
Инженер-самоучка из Твери опередил своё время по меньшей мере на четверть века. В ходе опытов, которые он проводил в 1920-х, были открыты сразу три типа полупроводниковых приборов. И совсем немного оставалось до создания кремниевых полупроводников — основы всей современной электроники.
В 1920-х радиоприёмники были, как правило, детекторными, то есть такими, в которых радиосигнал принимался без усиления. Звук получался тихим, приём был возможен лишь на небольшом расстоянии от радиостанции, зато устройство было предельно простым. Основу приёмника составлял собственно детектор — по сути диод, то есть элемент, пропускающий ток только в одном направлении. Это мог быть полупроводниковый кристалл, но на практике могли использовать и окислившийся обломок бритвенного лезвия с прижатым к нему куском грифеля, и даже ржавый гвоздь: оксиды металлов тоже имеют свойства полупроводников.
Детекторный радиоприёмник позволял лишь выделить из радиоэфира нужный сигнал и перевести его в звук, который можно было расслышать только в наушниках. Вдали от цивилизации такие приёмники, как правило, оказывались совершенно бесполезны, хотя использовавшиеся тогда длинные волны могут огибать земной шар и распространяться на очень большие расстояния.
Для приёма передач от дальних станций нужно было усиление. Единственными известными к 1920-м годам усилительными приборами были электронные лампы, которые изобрёл Ли де Форест, сотрудник лаборатории Эдисона и первооткрыватель эффекта термоэлектронной эмиссии. Электронные лампы позволяли усиливать сигнал почти неограниченно — пределом могло стать только количество задействованных в устройстве ламп. Так произошёл переворот в радиотехнике — появилась возможность принимать сигнал почти в любой точке мира, на любом расстоянии от передатчика.
Электронные лампы — они же радиолампы — потребляют много энергии, хрупки, дороги и не слишком долговечны. Тем не менее их плюсы в то время полностью перевешивали минусы. Первая половина ХХ века стала «ламповым» периодом радиотехники и электроники вообще.
В то время в Нижегородской радиолаборатории на должности курьера работал молодой радиотехник-самоучка Олег Лосев, имевший за плечами только реальное училище. Глава учёного совета лаборатории профессор Владимир Лебединский разглядел у простого курьера технические способности, рискнул — и предложил ему заняться кристаллическими детекторами. Молодой сотрудник двигался почти на ощупь, причём буквально — чтобы кристаллический детектор в цепи заработал, в него наугад приходилось тыкать проволочкой.
Однажды во время эксперимента Лосев для контроля пустил ток по цепи с проводником, в которой стоял кристалл — кусок цинкита, минерала, состоящего в основном из оксида цинка. И, к своему удивлению, услышал в наушниках звук радиопередачи, заведомо слишком слабой для детекторного приёмника. Такое могло произойти, только если кристалл не просто пропускал ток в одну сторону, но ещё и усиливал сигнал. Но про такие свойства полупроводниковых кристаллов прежде никто не слышал.
Лосев ухватился за эту зацепку и вскоре собрал работающий радиоприёмник с кристаллом цинкита в качестве детектора — и одновременно усилителя. Таких устройств до него никто не делал. Более того, никто — ни сам Лосев, ни маститые учёные — не мог объяснить, как и почему это вообще работает. Тем не менее кристалл цинкита в умелых руках мог детектировать сигнал, усиливать его в десятки раз и генерировать незатухающие колебания. Цинкит стоил копейки, а примитивный детекторный приёмник с ним работал подобно самым сложным и продвинутым на тот момент ламповым устройствам.
Устройство Лосева вскоре стало известно во Франции, где получило от научных журналистов имя «кристадин», а затем и в США. В 1920-х годах оно стало довольно популярным среди радиолюбителей по всему миру — благодаря дешевизне и отсутствию дорогостоящих ламп. Тем не менее лампы не сдали позиции — кристадины так и не вышли из ниши любительских игрушек.
Способность кристаллов усиливать сигнал на тот момент осталась необъяснённой. Современники, хотя и отдавали должное таланту изобретателя-самоучки, не вполне осознавали, с чем имели дело. Но Лосев понимал, что его успех — не курьёз, и продолжил изучение твердотельных полупроводников. В своих работах радиомеханик, бывший вначале сугубым практиком, всё больше углублялся в область теории. Фактически он в одиночку открыл те свойства полупроводников, без которых была бы невозможна электроника XXI века.
В конце 1930-х годов Олегу Лосеву, не имевшему даже высшего образования, присвоили кандидатскую степень. Причём без диссертации и защиты — по совокупности трудов. В это время он уже работал в Ленинграде, на кафедре физики Медицинского института, где мог заниматься теоретическими исследованиями. Лосев исследовал фотоэффект в кристаллах из соединений кремния и, вероятно, был в шаге от открытия кремниевого транзистора — самого важного элемента современной цифровой электроники.
Смог бы Лосев создать новые полупроводниковые устройства, мы не узнаем, потому что в разгар его работ по кремниевой теме началась война. А затем и блокада Ленинграда. В январе 1942 года, в первую и самую тяжёлую из блокадных зим, Лосев умер от голода в больнице Медицинского института.
Транзисторы — поначалу германиевые, а после и кремниевые — будут созданы уже после войны, в США. Это и станет началом современной электроники. А один из кристадинов, предков всех современных полупроводниковых устройств, сейчас хранится в Политехническом музее. Он почти в рабочем состоянии — только кристалл цинкита требует замены.
Лосев занялся кристаллическим детектором по совету своего руководителя Владимира Лебединского, главы Нижегородской радиолаборатории. Тот решил, что для ламп Лосев слишком неопытен, а кристаллические детекторы молодому сотруднику «вполне доступны». Так ненароком Лебединский поручил Лосеву наиболее перспективное направление, породившее затем целую отрасль промышленности.