LED의 개요 및 구조

1. LED의 개요 및 구조 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)란 반도체로 된 다이오드의 일종이다. 다이오드는 그 양전극 단자에 전압을 걸면 한 방향으로만 전류가 주입되고 전자와 정공이 재결합해서 그 일부의 에너지를 빛으로 변환되는 다이오(Diode)이다. LED는 반도체로 이루어져 있기 때문에 고체소자의 형상을 하고 있다. LED는 전구 등의 다른 열변환 발광소자에 비해 안정적이고 신뢰성이 있으며, 그 수명도 연속 통전 상태에서 10만 시간 이상으로 길다. LED는 다이오드의 일종이므로 소자 하나를 구동하는 데 불과 전압 수V, 전류 수 ㎃면 된다. 보통 반도체소자와 마찬가지로 LED 소자 그 자체는 칩(chip)이라 불리고, 그 사이즈는 보통 수백 ㎛각으로 매우 작다.

(a) LED 칩의 기본구조 (b) 대표적인 LED 램프

2. 발광다이오드의 개발과 전개 - 발광다이오드 개발과 발전과정은 아래와 같다. -1907년의 H.J Round에 의한 금강사의 발견에 의해 LED의 주입형 발광현상 발견함. -1923년에 O.W.Lossew에 의해 SiC의 접촉부에서의 발광이 관측되어, 주입형 발광현상이 보다 확실해짐, -1952년 J.R.haynes등의 Ge, Si의 p-n 접합부에서의 발광, 1955년 G.A.Wolff의 GaP에서의 발광관 측으로 이어져LED의 발아기라고 할 수 있다. -1962년의 Pankove의 GaAs p-n 접합부에서의 발광관측을 시작으로 GaAs, GaP, GaAsP, ZnSe등의 결정성장기술, 주입 발광현상에 관한 수 많은 연구 발표가 이루어졌으며, -1968년의 GaAsP 적색 LED LAMP의 발매, -1969년 R.H SAUL등의 GaP 적색 LED의 외부발광효율 7.2%의 발표를 계기로 실용화 연구가가속되었음. - 1970년대는 기판결정육성기술, p-n접합형성기술, 소자화 기술, 조립 자동화기술이 착실히 진행되어 적색으로부터 녹색 LED는 고휘도화를 달성해 고품질의 각종 pilot lamp, 숫자표시소자,bar 표시소자가 시장에 제공되고 있음. 최근에는 고휘도 적색, 녹색 LED를 이용한 평면표시소자가 각종 정보디스플레이로 이용되고있다. LED의 최종색인 청색 led는 SiC로 수년전에 실용화되어, pilot lamp가 시장에 공급되고 있다. 또한 GaN계에서 획기적인 칸델라급 고휘도화가 달성되어 LED 표시기술도 새로운 비약의 시대를 맞으려하고 있다. 또한 ZnSe등의 Ⅱ-Ⅵ족 재료에서도 p형 결정이 실현돼 GaN계와 동등한 밝기의 고휘도 청색 LED가 연구단계에서 시험 제작되고 있다. ※ 참조 : 대표적인 전자 디스플레이 장치 - LED를 포함한 대표적인 전자 디스플레이 장치는 아래의 표와 같다. 전자 디스플레이 발광형 CRT (cathode ray tube : 브라운관 디스플레이)  PDP (plasma display panel : 플라즈마 디스플레이)  ELD (electroluminescent display : 일렉트로 루미네선트 디스플레이)  VFD (vacuum fluorescent display : 형광표시관 디스플레이)  LED (light emitting diode : 발광다이오드 디스플레이) 수광형 LCD (liquid crystal display : 액정 디스플레이) ECD (electrochemical diaplay : 일렉트로 케미컬 디스플레이)  EPID (electrophoretic image display : 전기영동 디스플레이)  TBD (twisting ball display : 착색입자회전형 디스플레이)  SPD (suspended particle display : 분산입자배향형 디스플레이) 3. LED 발광원리 및 발광 물질 LED 전극에 순방향 전압(Vf)을 가하면 아래 그림과 같이 전도대의 전자가 가전자대의 정공과 재결합을 위하여 천이될 때 그 에너지 만큼 빛으로 발광된다. 그때의 에너지를 Eg(eV)라고 하면 Peak Wavelength λ=1,240/Eg (nm)가 된다. 그러므로 발광파장은 반도체 결정의 재료 및 농도등에 의하여 차이를 나타내며, Color역시 변하게 된다.