2-4. LED, 태양전지, 반도체 레이저

반도체가 빛을 만들고, 빛이 반도체에서 전기를 만든다

여러분의 방을 밝히는 LED 조명, 지붕 위에서 햇빛을 전기로 바꾸는 태양전지 패널, 마트 계산대에서 바코드를 읽는 빨간 레이저 — 이 세 기술에는 한 가지 공통점이 있다.

셋 다 p-n 접합에서 일어나는 **전자와 양공의 만남(또는 이별)**을 이용한다.

놀라운 것은 이 세 기술이 사실상 같은 물리적 과정의 세 가지 변주곡이라는 점이다.

• LED: 전자와 양공이 만나면서 → 빛을 내놓는다 (전기 → 빛)
• 태양전지: 빛이 전자와 양공을 만들면서 → 전류를 만든다 (빛 → 전기)
• 반도체 레이저: 전자와 양공이 만나면서 → 모두 같은 빛을 내놓도록 유도한다 (전기 → 정돈된 빛)

LED와 태양전지는 서로 정반대 과정이다. 그리고 반도체 레이저는 LED를 극한까지 밀어붙인 것이다. p-n 접합이라는 하나의 무대 위에서 빛과 전자가 주고받는 세 편의 드라마를 함께 감상해 보자.

이 절의 핵심 질문: "반도체에서 빛이 어떻게 만들어지고, 빛이 어떻게 전기로 바뀌며, 레이저는 왜 특별한가?"