LED(발광 다이오드)속에 나타나는 양자론

서론 - 발광다이오드 란 무엇인가? 2002년 월드컵 때 경기장의 모습을 기억하는가? 이 경기장의 대형화면이 바로 발광다이오드 기술로 만들어진 전광판이다. 너무 막연한 듯하지만, 이제는 지하철의 안내방송이나 시내의 각종 전광판 등에서도 찾아볼 수 있는, 우리에게 매우 친숙한 물질이 되었다. LED라고도 알려진 발광다이오드는 “반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고, 이들의 재결합(再結合)에 의하여 발광시키는 것.”이라고 할 수 있다(두산세계대백과 http://www.encyber.com/). 즉, 전기를 통해주면 전자가 에너지준위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하게 되는데, 이 때 특정한 파장의 빛을 내는 화합물 반도체를 이용한 소자이다. 이런 발광다이오드는 종래의 광원에 비해 크기가 매우 작으면서도 수명이 길고 에너지 효율이 높다는 점 등의 장점이 있다. 때문에 앞으로 유용하게 사용될 광원으로서 많은 연구가 활발히 진행 중이다.(과학동아 2002년 7월호) 여기서는 발광다이오드를 알아보고 그 작동원리 속에 들어있는 양자론의 개념을 이해하고자 한다. 본론 - 발광다이오드의 원리 및 특성 우선 작동원리를 살펴보자. LED의 안쪽에는 발광소자 들어있으며, 전기가 가해지면 발광소자는 전기에너지를 빛으로 변환하여 출력하게 된다. 그 원리를 설명하면 다음과 같다. 물질은 기본적으로 원자로 이루어져 있다. 즉, 내부에 핵이 있고 전자가 그 주위를 돌고 있다. 그런데, 이 전자의 궤도는 불연속적인 어떤 특정한 궤도를 돌게 된다. 이 때 전자는 높은 에너지를 가질수록 궤도의 바깥쪽을 돌게 된다. 다시 말해 전자가 가지고 있는 …
우선 작동원리를 살펴보자. LED의 안쪽에는 발광소자 들어있으며, 전기가 가해지면 발광소자는 전기에너지를 빛으로 변환하여 출력하게 된다. 그 원리를 설명하면 다음과 같…