技術コラム/技術情報

LEDの発光は、PN接合で順方向の電圧をかけると正孔と電子がそれぞれPN接合部に移動し、衝突（再結合）することによって起こります。
電子がエネルギーの高い伝導体からエネルギーの低い価電子帯へ移動する際、余ったエネルギーが光に変換され、放出されます。
発光波長（発光色）は、このエネルギーの差（バンドギャップ）の大小によって決まります。このエネルギー差は半導体の材料で異なり、この差が大きいほどエネルギーが高い光（短い波長の光）が放出されます。

光エネルギー計算式より
E = hν= hc/λ　　　
　　E : バンドギャップのエネルギー　　　（ J ）
　　h : プランク定数　6.626×10^-34　（ J・S）
　　ν : 振動数　　( Hz＝１/ｓ)
　　c : 光の速さ　　3×10⁸　（ｍ/ｓ）
　　λ : 波長　　　×10^-9（ nm ）
　　　　　　　　1eV＝1.602×10^-19 J
上式に代入すると
　　　　 E (eV)=1240.82/λ(nm)
となります。

上式より、半導体のバンドギャップエネルギーが分かれば発光する波長を知ることができ、逆に発光波長から半導体のバンドギャップエネルギーを求めることが可能となります。
つまり、発光させたい色（波長）があれば、それに合ったバンドギャップエネルギーを持った材料を選んでLEDを製作することが可能ということになります。