イルミネーションに使われてるのと何が違うの?

2015-12-12

ゆってぃ

どうも!理系+メンバーのゆってぃです。

年末に近づくにつれ、街中がきれいな光に包まれてきましたね。。。

イルミネーション

この記事の話題は、そのきれいな光を発しているLED(発光ダイオード)をはじめとする、半導体について簡単に話していこうかと思います。(電気電子・物理系を専攻していない人向けです)

 

そもそも半導体って何?

半導体って何って思われる方もいらっしゃると思います。

そんな方は以前、半導体について書かれた記事があったので、こちらを参照してください。

LEDはネガティブとポジティブな半導体でできている。

 

一応こちらでも簡単に説明しますと、

・半導体には純物質(真性半導体)と不純物(GaやAsなど)を添加したものがある
・半導体はSiやGeなどの14族元素など荷電子を4つもつものの共有結合
・C(炭素)は共有結合が強いため、絶縁物質
・不純物を混合して正孔が多いものをp型半導体、電子が多いものをn型半導体と呼んでいる(※文字の色は関係ないです)

半導体を組み合わせたらダイオード!

ダイオードは、n型半導体とp型半導体を接合したもので、2つの半導体の間には空乏層と呼ばれる正孔も電子も存在しない領域ができます。この領域を電荷が行き来できるかによってにより、ダイオードは一方向のみに電流を流す特性を有します。

こちらの原理を簡単に説明すると、磁石で「同じ極性のものは反発し、異なる極性のものは引き付けあう。」の関係です。

流れない

※ 電流が流れない状態

流れる

※ 電流が流れる状態

この特性があることにより、交流を直流に変換することが可能(その他処理も要する)となります。つまり皆さんの周りにある直流を使う製品には必ずと言ってもいいほどダイオードが関係しています!!(ダイオードってすごいですね笑)

 

ダイオードはp型とn型を接合したものでしたが、npnpnpのように組み合わせて、電流や電圧を制御するトランジスタやスイッチング操作ができるpnpnの組み合わせのサイリスタなるものが存在します。が、こちらは今回のお話では割愛させていただきますf(^^;)

 

光を放つダイオード“たち”

ダイオード“たち”という言葉に引っかかった方もいらっしゃるのではないでしょうか。
光を放つダイオードって聞くとLED(下図)

LED

 

が真っ先に浮かぶと思います
がしかし、光を放つダイオードはLEDだけではないのです!!

それがLD(レーザーダイオード)です!

この2つの違いは発光方法の違いとその光の質が異なります。
発光方法の違いは電子と正孔が再結合した時に生じる光を利用しているのがLEDです。それに対してLDは再結合の際に生じた光を共振器で増幅(接合面を反射鏡として波長が同調するもののみ)させているため、光の強度は高く直線方向への光を照射しています。

皆さんもLD(下図)を利用したものを一度は目にしたことがあるのではないでしょうか?

LD

それはプレゼンなどで使用されるレーザーポインターです!
レーザーポインタ

レーザーポインターから照射された光は拡散することなく一直線に伸びて行きます。これは、LDの特性に一致しますね♪
ほかにも、ライブの演出や光ファイバ通信に用いられていたりと、意外と身近なところで活躍しているLDさん!!

レーザー

レーザー”、”レーザー”言ってるけど実際どのように発光しているか知らない方もいらっしゃったと思います。そんな方が今回の記事でちょっとでも理解していただけたらと思います。

最後に、レーザー(LASER)はLight Amplification by Stimulated Emission of Radiationの頭文字をとっています。(最後に豆知識(笑))

 

ご清覧ありがとうございました

ゆってぃ 電気工学系大学生

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