Miért nem szilíciumból vagy germániumból készül a LED?

A fénykibocsátó diódák (LED) olyan félvezető eszközök, amelyek fényt bocsátanak ki, amikor elektromos áram halad át rajtuk. A LED-ekben használt félvezető anyag határozza meg a kibocsátott fény színét.

A szilícium és a germánium egyaránt félvezető, de nem használják LED-ek gyártására, mert nem bocsátanak ki hatékonyan fényt. A szilícium és a germánium sávköze túl nagy ahhoz, hogy látható fényt bocsátanak ki. A sávköz a félvezető vegyértéksávja és vezetési sávja közötti energiakülönbség. Amikor egy elektron a vezetési sávból a vegyértéksávba esik, fényfotont szabadít fel. A foton energiáját a sávköz határozza meg.

A látható fény kibocsátásához a félvezetőnek olyan sávrésnek kell lennie, amely közel van a látható fény energiájához. Ez az oka annak, hogy a LED-ek olyan anyagokból készülnek, mint a gallium-nitrid (GaN), az indium-gallium-nitrid (InGaN) és az alumínium-gallium-indium-foszfid (AlGaInP). Ezeknek az anyagoknak sávrései az elektromágneses spektrum látható tartományába esnek.

A LED-ekben használt félvezető anyagnak a megfelelő sávszélesség mellett a magas hőmérsékletnek és áramnak is ellenállnia kell. Ez az oka annak, hogy a LED-ek gyakran olyan anyagokból készülnek, mint a zafír és a szilícium-karbid. Ezek az anyagok képesek ellenállni a fény előállításához szükséges zord körülményeknek.