LED 원리와 개발 방향

소개

자유 캐리어의 재결합을 통해 발광되는 빛의 파장은 hc/Eg로서 비소화갈륨은 약 900nm의 근적외선이 발광되며 갈륨-비소-인에서 인이 늘어남에 따라 Eg가 증가하여 가시광선이 발생한다.

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본문내용

발광다이오드(LED, Light Emitting Diode)는 화합물 반도체(GaP, GaAs)의 PN 접합 다이오드에 순방향 전류가 흐를 때 빛을 발하는 현상을 이용한 소자로서, P측에 +극, N측에 -극을 접속하면 P측의 정공은 N측에, N측의 전자는 P측으로 이동하여 PN접합점에서 전자와 정공이 결합하면서 전자가 에너지를 방출하면서 빛으로 발광하는 원리이다. 즉 반도체의 P-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어가 만들어지고, 이들의 재결합에 의해서 발광이 일어나는 것이다.

1990대 현재 캘리포니아대학 산타바바라교의 교수로 있는 나카무라 슈지 교수가 고휘도의 GaN청색 LED를 개발하면서 LED는 총 천연색의 경지에 오르게 되었다. 이후 LED는 교통신호, 전광판, 유도등에서부터 디스플레이, 형광등, 신호등, 자동차 헤드라이트 등 차세대 광원의 자리를 차지하기 위해 하루가 다르게 영역을 넓히는 중이다.

LED의 장점은 점광원의 형태란 점으로 설치공간의 제약에서 벗어났으며 소비전력 효율과 수명이 기존 전등에 비해 10배 이상이며 반응속도 또한 기존 광원과 비할 바가 아니기에 차세대 광원의 요구조건을 거의 만족하고 있다. 더구나 유해전파의 방출이 없고 수은 등 유해물질 사용이 없다는 점에서 그린테크놀러지로서 요구조건을 거의 만족하고 있다. 하지만 활성층에서 전기에너지는 빛 뿐만이 아닌 열로도 변환되기에 고온에서의 수명 단축 및 효율 감소가 불가피하다는 점이 주요 문제로 남아있다.

참고자료

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