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| 인천전자마이스터고등학교 ·············································································································

차. 발광 다이오드

전류를 순방향으로 흘려주었을 때, 빛을 발하는 반도체 소자

이다. 전자시계, 버스 전광판 등 LED 디스플레이를 보고 우리
는 정보를 얻고, LED 전등과 가로등을 통해 어둠을 밝히며, 더
나아가 LED는 길거리나 무대를 장식하고 식물에 광합성을 일
으키는 등 다양하고 넓은 분야에 사용한다.

1). 원리

가) 발광 다이오드는 전자가 많은 N형 반도체와 양공이 많은 P형 반도체가 서로 접합하여
만든 PN 접합 다이오드로 만든다. 외부에서 N형 반도체에 음의 전압을 걸어주고 P형

반도체에 양의 전압을 걸어주면 N형 반도체의 전자가 P형 반도체 쪽으로 움직여 P형
반도체의 양공과 재결합을 하면서 빛을 낸다. 그림 1은 여러가지 LED를 보여준다. 그림
2에서 긴 리드에 +를 연결하고 짧은 리드 -를 연결하면 순방향이다.

나) 반도체는 전자가 잘 흘러가는 도체와 전자가 흐르지 않는 부도체의 중간 성질을 가지고
있다. 절대 0도의 바닥상태에서 반도체는 부도체와 같이 원자가 띠가 전자로 가득 채워

져 있지만 전도띠에는 전자가 없다. 다만 띠틈(band gap)이 부도체보다 더 작아 전자가
부도체보다 더 쉽게 전도띠로 올라갈 수 있다.

다) 반도체에 전류가 잘 흐르게 하기 위해서는 전도띠나 원자가 띠에 전하를 실어 나를 수
있는 전하운반자들이 필요하다. 전하운반자들은 순수한 반도체에 불순물을 첨가하여 만

들 수 있다. 원자가 전자가 4개인 규소(Si)에 원자가 전자가 5개인 인 (P)이나 비소(As)
를 첨가하면 규소가 불순물과 4개의 공유결합을 한 후에도 1개의 전자가 남는다. 이 전
자는 열에너지에 의해 전도띠에 올라가 전하를 이동시키는 전하운반자가 된다. 이와 같
이 전자의 개수를 증가시켜 만든 반도체를 N형 반도체라 한다. 규소에 원자가 전자가 3
개인 붕소(B)와 알루미늄(Al)을 넣으면 규소는 3개의 공유결합을 한 후 4번째는 전자가

하나 없는 양공을 만들어낸다. 이 양공은 원자가 띠에서 전하를 움직이는 전하운반자의
역할을 한다.