발광 다이오드와 트랜지스터

빛을 방출하는 다이오드를 발광 다이오드라고 한다. 발광 다이오드는 p-n 접합 반도체의 전자가 정공으로 이동할 때 에너지 차가 가시 광선의 에너지와 유사한 경우의 다이오드이다. 전자의 전이가 곧 가시 광선의 에너지이므로 에너지 효율이 높으며 수명이 길고 작고 가볍다. 그러나 (+)극과 (-)극이 맞지 않은 상태에서 연결되면 고장을 일으키기 쉬워 전극에 유의하여 사용해야 한다. 최근에 이 LED를 이용한 조명 장치뿐만 아니라 영상 장치에도 많이 사용되고 있다.
오른쪽 그림과 같이 p-n 접합 반도체에 순방향 전압을 걸면 전류가 흐른다. 전류는 n형 반도체의 전자가 p형 반도체의 정공으로 이동하며 흐른다. 이때 자유 전자의 위치는 전도띠이고, 정공의 위치는 원자가띠이다. 따라서 자유 전자가 전이할 때 에너지 준위의 차이가 생기고 에너지 준위의 차이만큼의 에너지가 나오게 된다. 실리콘-게르마늄 등의 반도체의 경우 이러한 에너지는 원자의 진동이나 열에너지로 소모된다. 그러나 갈륨-비소 등의 반도체의 경우 이러한 에너지는 전자기파인 빛의 형태로 방출된다.
발광 다이오드 조건
발광 다이오드는 발광 파장이 가시 광선의 영역 또는 근적외선 영역이어야 한다. 따라서 띠틈의 에너지 차가 너무 작거나 크면 안 된다.
색깔
발광 다이오드 제작에 사용하는 반도체의 재료에 따라 p층과 n층 사이의 에너지 준위 차도 다르므로 방출하는 빛의 색깔을 다르게 할 수 있다. 특히 갈륨-비소-인 다이오드의 경우 인의 함량에 따라 띠틈에 에너지 차가 커져 인의 함량을 조절하여 여러 가지 색의 가시 광선을 발광시킬 수 있다.

광 다이오드
발광 다이오드와 반대로 p-n 접합에 빛을 비추면 전류가 발생하는 소자를 광 다이오드라고 한다. TV의 리모컨은 발광 다이오드로 적외선을 방출하고 TV의 수신부는 광 다이오드로 적외선을 검출하여 전류를 만들어 그 신호로 TV를 조작할 수 있다.