발광 다이오드(LED)

소개

발광다이오드 이론에 관한 내용입니다.

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요약
반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고, 이들의 재결합(再結合)에 의하여 발광시키는 것.
본문
LED(light emitting diode)라고도 한다. 반도체에 전압을 가할 때 생기는 발광현상은 전기 루미네선스[전기장발광]라고 하며, 1923년 탄화규소 결정의 발광 관측에서 비롯되는데, 1923년에 비소화갈륨 p-n 접합에서의 고발광효율이 발견되면서부터 그 연구가 활발하게 진행되었다. 1960년대 말에는 이들이 실용화되기에 이르렀다.
발광다이오드에 적합한 재료로는 ① 발광파장이 가시(可視) 또는 근적외영역(近赤外領域)에 존재할 것, ② 발광효율이 높을 것, ③ p-n접합의 제작이 가능할 것 등의 조건을 만족시키는 것으로서 주로 비소화갈륨 GaAs, 인화갈륨 GaP, 갈륨-비소-인 GaAs1-x Px, 갈륨-알루미늄-비소 Ga1-xAlxAs, 인화인듐 InP, 인듐-갈륨-인 ln1-xGaxP 등 3 B 및 5 B족인 2원소 또는 3원소 화합물 반도체가 사용되고 있는데, 2 B, 6 B족이나 4 A, 4 B족인 것에 대하여도 연구가 진행되고 있다.
발광기구는 크게 나누어 ① 자유 캐리어의 재결합에 의한 것과, ② 불순물 발광중심에서의 재결합에 의한 것이 있다. ①에서 발광파장은 대략 ch/Eg(c 는 광속, h 는 플랑크 상수, Eg 는금지띠의 에너지폭)와 같으며, 비소화갈륨의 경우에는 약 900nm인 근적외광이 된다. 갈륨-비소-인에서는 인의 함유량 증가에 따라 Eg가 증가하므로 가시발광 다이오드가 된다.
한편, ②에서는 발광파장은 반도체에 첨가되는 불순물의 종류에 따라 다르다.

참고자료

· 없음