발광 다이오드의 원리에 대해서
발광 다이오드의 원리에 대해서
우선 pn접합에 전지(직류 전원)를 연결하면 어떻게 될지 생각해 봅니다.
사실 pn접합의 양쪽에 전압이 걸려 있지 않은 경우(전압이 0인 경우)를 나타내고 있습니다.
pn접합의 p형 반도체측과 n형 반도체측에 각각 전극을 붙여서 거기에 리드선을 연결하고, 양쪽의 전극을 선으로 연결하면 p형, n형간에 걸리는 전압은 제로가 됩니다.
그럼 p형 반도체 측에 전지의 마이너스 극을, n형 반도체 측에 플러스 극을 연결해 보겠습니다.
에너지 밴드도는 어떻게 되는가 하면, 그림 5-1과 같이 됩니다.
장벽은 더욱 높아지고, 전자와 정공은 이를 넘어 흐르기 어렵습니다.
즉이러한 방향으로 전지를 연결해도 전류는 거의 흐르지 않습니다.
그럼 배터리를 반대로 연결하면 어떨까요?
p형 반도체 측에 전지의 플러스 극을, n형 반도체 측에 마이너스 극을 연결합니다.
에너지 밴드도는 어떻게 되는가 하면, 그림 5-2와 같이 됩니다.
장벽은 낮아지고 전자는 p형 반도체 쪽으로 흐르기 쉬워지며 정공은 반대로 n형 반도체 쪽으로 흐르기 쉽습니다.
전압이 제로일 때와 달리 전자는 점점 전원에서 공급되기 때문에 pn접합을 통해 전류가 계속 흐릅니다.
이렇게 되면 pn접합의 p형과 n형의 반도체의 경계 부근에서는 가까운 위치에 전자와 정공이 많이 들어가게 됩니다.
전자와 정공은 마이너스와 플러스 전하를 가지고 있기 때문에 서로 끌어당겨서 결합합니다.
에너지밴드도에서는 그림 5-3과 같이 전도대의 전도전자가 가전대역에 떨어져 정공과 결합합니다.
이 때 전자는 에너지를 방출하는데 빛으로 방출하면 발광이 일어납니다.
전자는 소멸해도 전원에서 점점 공급되기 때문에 발광도 계속 이어집니다.
이것이 발광 다이오드(LED)가 발광하는 원리입니다.
