42. 10 발광 다이오드(LED) LED : Light Emitting Diode( 빛을 직접 만드는 장치) Diode : Ohm의 법칙을 따르지 않는 소자 I V I V Ohm의 법칙 다이오드: 한쪽 방향으로만 전기신호가 흐름 “p-n”접합으로 만듬 Electronic Materials Research Lab in Physics, http://smartpolymer.korea.ac.kr

OLED (Light Emitting Diode) 원리 다이오드 종류 (주로 반도체의 경우) 발광 다이오드 (디스플레이) 포토 다이오드 (Einstein 광전효과 이용, 디지털 camera, 촬영기) 터널 다이오드 (반도체 전자소자) 기존 무기물 다이오드를 이용한 디스플레이 Electronic Materials Research Lab in Physics, http://smartpolymer.korea.ac.kr

光(Visible light)이란 전자기파의 일종(극히 좁은 영역), 파장(400nm~700nm Maxwell의 무지개 에너지(수eV)의 光을 우리(인간)가 눈으로 볼 수 있다. 참고 1eV=1.6X10-19(V) Electronic Materials Research Lab in Physics, http://smartpolymer.korea.ac.kr

光(Visible Light)을 인위적으로 만든다 전자가 비어 있지만 갈 수 있는 에너지 상태 외부 Energy : 빛 전기 열 등… Energy 방출 Eg : Eg 크기가 대략 Visible light의 에너지에 해당되면 광 (눈에 보이는)이 발생한다. 전자들이 꽉 찬 band Electronic Materials Research Lab in Physics, http://smartpolymer.korea.ac.kr

LED (Light Emitting Diode) 원리 광에 의한 발광 Electron transfer To the acceptor site Eg에 해당되는 에너지 방출 Electronic Materials Research Lab in Physics, http://smartpolymer.korea.ac.kr

LED (Light Emitting Diode) 원리 n-type 음극 (cathode) 입사에너지 p-type 빛 발광물질 양극(anode) 전공 (hole) 빛 에너지에 의한 광 방출 (Photoluminescence, PL) 일종의 p-n 접합 전자-전공의 pair : “exciton” Exciton 형성 후  안정된 상태 光 방출 Electronic Materials Research Lab in Physics, http://smartpolymer.korea.ac.kr

LED 원리 Electroluminescence (EL) Photoluminescence (PL) 전자 (electron) 光 光 에너지 전공 (hole) 光 발생 Electronic Materials Research Lab in Physics, http://smartpolymer.korea.ac.kr

투명전극 (ITO) : 전공 (hole) 주입전극 LED Cell 전극 (Al) : 전자 주입전극 유기 발광 물질 투명전극 (ITO) : 전공 (hole) 주입전극 Glass 光 발생 Electronic Materials Research Lab in Physics, http://smartpolymer.korea.ac.kr

LED (계속) 결론: 반도체에서 전도띠(C.B.) 바닥의 전자가 원자가띠(V.B.) 꼭대기에 있는 양공으로 떨어지면서 에너지 간격(Eg)에 해당되는 에너지 방출(전자-양공 쌍) Si, Ge의 반도체의 경우 빛이 아닌 열에너지로 방출 그러나 갈륨비소(반도체)의 경우 빛으로 방출, 파장은 빛으로 방출하기 위해서 많은 수의 전자-양공쌍이 있어야 한다.도핑을 통해서도 큰 도움이 안됨 많은 수의 전자-양공 쌍을 얻기 위해서 도핑된 pn접합에 순방향 바이어스를 가한다. n쪽에 전자, p쪽에 양공 공급→고갈 영역이 좁아진다. 이러한 고갈영역에서 전자-양공의 재결합이 많이 일어나 빛 발생 p n -+

접합 레이져 pn 접합을 통해 “밀도반전” : n쪽에 더 많은 전자가 있게 되면 (즉, n쪽의 전자 밀도가 p쪽의 양공밀도보다 높아지면) 밀도반전이 되고 여기서 전도띠(C.B.)의 전자가 원자가띠(V.B.)로 내려올때 (spontaneous emission) 빛을 방출하고 이 빛에 유도 방출(stimulated emission)을 일으키면 Laser가 된다. 단, pn접합 양쪽끝에 매끄러운 평면(거울처럼)이 있어서 빛이 반사되어 증폭이 될 수 있어야 한다. 접합 레이져의 응용: CD Player, 광 통신 Electronic Materials Research Lab in Physics, http://smartpolymer.korea.ac.kr