LED의 발광 원리

모두충전식 작업등, 휴대용 캠핑 조명그리고다기능 헤드램프LED 전구 유형을 사용하십시오. 다이오드 LED의 원리를 이해하려면 먼저 반도체에 대한 기본 지식을 이해해야 합니다. 반도체 재료의 전도성은 도체와 절연체의 중간입니다. 반도체의 고유한 특징은 다음과 같습니다. 외부 빛과 열에 의해 반도체가 자극되면 전도성이 크게 변합니다. 순수한 반도체에 소량의 불순물을 첨가하면 전기 전도 능력이 크게 향상됩니다. 실리콘(Si)과 게르마늄(Ge)은 현대 전자공학에서 가장 일반적으로 사용되는 반도체이며, 최외각 전자는 4개입니다. 실리콘 또는 게르마늄 원자가 결정을 형성할 때, 이웃하는 원자들이 서로 상호작용하여 최외각 전자를 두 원자가 공유하게 되고, 이는 결정 내에서 공유 결합 구조를 형성하는데, 이는 구속력이 거의 없는 분자 구조입니다. 실온(300K)에서 열 여기(thermal excitation)는 일부 최외각 전자가 공유 결합에서 분리되어 자유 전자가 될 수 있는 충분한 에너지를 얻게 하는데, 이 과정을 고유 여기(intrinsic excitation)라고 합니다. 전자가 결합에서 풀려 자유 전자가 된 후, 공유 결합에는 공극(vacancy)이 남게 됩니다. 이 빈 공간을 정공이라고 합니다. 정공의 모양은 반도체와 도체를 구분하는 중요한 특징입니다.

진성 반도체에 인과 같은 5가 불순물을 소량 첨가하면 다른 반도체 원자와 공유 결합을 형성한 후 전자가 하나 더 생깁니다. 이 전자는 결합을 제거하고 자유 전자가 되는 데 매우 적은 에너지만 필요합니다. 이러한 불순물 반도체를 전자 반도체(N형 반도체)라고 합니다. 그러나 진성 반도체에 붕소와 같은 3가 원소 불순물을 소량 첨가하면 외부 층에 전자가 세 개뿐이므로 주변 반도체 원자와 공유 결합을 형성한 후 결정에 공극이 생깁니다. 이러한 불순물 반도체를 정공 반도체(P형 반도체)라고 합니다. N형 반도체와 P형 반도체가 결합하면 접합부에서 자유 전자와 정공의 농도 차이가 발생합니다. 전자와 정공은 모두 농도가 낮은 쪽으로 확산되어 전하를 띠지만 움직이지 않는 이온을 남기게 되는데, 이는 N형과 P형 영역의 원래 전기적 중성을 파괴합니다. 이러한 고정된 대전 입자는 종종 공간 전하라고 불리며, N 및 P 영역의 계면 근처에 집중되어 PN 접합이라고 알려진 매우 얇은 공간 전하 영역을 형성합니다.

PN 접합의 양쪽 끝에 순방향 바이어스 전압(P형 반도체의 한쪽 면에 양전압)을 인가하면 정공과 자유 전자가 서로 회전하며 내부 전기장을 형성합니다. 새로 주입된 정공은 자유 전자와 재결합하여 때로는 광자의 형태로 과도한 에너지를 방출하는데, 이것이 바로 LED에서 방출되는 빛입니다. 이러한 스펙트럼은 비교적 좁고, 각 재료의 밴드갭이 다르기 때문에 방출되는 광자의 파장이 다르므로 LED의 색상은 사용된 기본 재료에 따라 결정됩니다.