Почему светодиод не сделан из кремния или германия?

Светоизлучающие диоды (LED) — это полупроводниковые устройства, которые излучают свет при прохождении через них электрического тока. Полупроводниковый материал, используемый в светодиоде, определяет цвет излучаемого им света.

Кремний и германий являются полупроводниками, но их не используют для изготовления светодиодов, поскольку они не излучают свет эффективно. Ширина запрещенной зоны кремния и германия слишком велика, чтобы они могли излучать видимый свет. Ширина запрещенной зоны — это разница энергий между валентной зоной и зоной проводимости полупроводника. Когда электрон попадает из зоны проводимости в валентную зону, он испускает фотон света. Энергия фотона определяется шириной запрещенной зоны.

Чтобы излучать видимый свет, полупроводник должен иметь ширину запрещенной зоны, близкую к энергии видимого света. Вот почему светодиоды изготавливаются из таких материалов, как нитрид галлия (GaN), нитрид индия-галлия (InGaN) и фосфид алюминия-галлия-индия (AlGaInP). Эти материалы имеют запрещенную зону, которая находится в видимом диапазоне электромагнитного спектра.

Помимо правильной ширины запрещенной зоны, полупроводниковый материал, используемый в светодиоде, также должен выдерживать высокие температуры и токи. Вот почему светодиоды часто изготавливают из таких материалов, как сапфир и карбид кремния. Эти материалы способны выдерживать суровые условия, необходимые для производства света.