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発光ダイオード(LED)って何?

【素材によってはダイオードが発光する】
 PN接合ダイオード(「ダイオードって何?」参照)の種類として光を出す発光ダイオード (LED:Light Emitting Diode) があります。ダイオードはある一定の方向にしか電流を流せないという性質をもつ半導体素子ですが、 使用される半導体によっては電流が流れる際に発光するものがあります。

 原理はPN接合ダイオードのp型半導体に電池の+極、n型半導体に-極をつなげて電圧をかけるとp側で電子を、 n側で正孔を引きつけ、お互いの方向に流れ込みます(図1)。

(図1)


 つまり、p型半導体中の正孔は空乏層を通過して-極のn型半導体に流れ込み、n型半導体中の電子は空乏層を通過して +極のp型半導体に流れ込むことになるのですが、このとき空乏層あたりで通過している電子と正孔がお互いに 打ち消しあうことになり、このときに流れ込んだ電子や正孔のもつエネルギー(量子)が光として放出される 現象が見られます(「電子のエネルギー」参照)。

 放出される光の波長は半導体に使用される物質の性質によって異なり、アルミニウムガリウムヒ素は赤色、 ガリウムヒ素リンは橙または黄色を発光します。また、最近では窒素ガリウムのように波長の短い青色を発光 させる素材も開発されています。

 発光ダイオードは車のテールランプや信号機、駅の表示板など主に表示用に使用されています。最近では電球よりも小型で消費電力が少なく、寿命も長いことから従来の蛍光灯からLEDに変わってきています。