発光ダイオードは半導体のpn接合です。適切な順方向電圧を印加すると、n型半導体側から電子が、p型半導体側から正孔が空乏層に注入されます。これらの電子と正孔が再結合する際にエネルギーが放出されます。直接遷移型半導体では、このエネルギーは光子として効率的に放出され、この現象はエレクトロルミネセンスとして知られています。

(画像はイメージです)
発光ダイオードは半導体のpn接合です。適切な順方向電圧を印加すると、n型半導体側から電子が、p型半導体側から正孔が空乏層に注入されます。これらの電子と正孔が再結合する際にエネルギーが放出されます。直接遷移型半導体では、このエネルギーは光子として効率的に放出され、この現象はエレクトロルミネセンスとして知られています。
LEDの基本原理は、半導体pn接合の量子力学に基づいています。半導体は不純物を添加することで、自由電子が過剰なn型領域と、電子正孔が過剰なp型領域の2種類の領域を作り出します。これらの2つの領域が接する部分には空乏層が形成され、ゼロバイアス下では電流が流れないという電位障壁が生じます。
順方向電圧を印加すると、この電位障壁が低下し、n型半導体側から電子、p型半導体側から正孔が接合部を越えて注入されます。活性領域では、これらの電子と正孔が出会って再結合します。再結合が起こるたびに、電子はより低いエネルギー準位に遷移し、エネルギーを放出します。このエネルギーは、熱として散逸するか(非放射再結合)、光子として放出されます(放射再結合)。効率的なLEDを実現する鍵は、放射再結合を最大化することです。これは通常、直接バンドギャップ半導体を用いることで実現されます。直接バンドギャップ半導体では、再結合時に電子と正孔の運動量が保存されるため、光子が直接放出されます。
ボットによるトラフィック(現在1日あたり4万件以上)を排除するため、このコンテンツはコミュニティメンバー限定となっています。
> ログイン < または > 登録 < (100%無料)でこれにアクセスできます。他のすべての制限付きコンテンツとツールも同様です。
PN接合エレクトロルミネッセンス
(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)
フルサイズの画像とダウンロードは、登録会員のみが100%無料で利用できます。
> ログイン <