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はじめに

　発光ダイオード（LED、Light Emitting Diode）は、不純物を含む2種類の半導体、p型半導体とn型半導体を重ね合わせた「pn接合」構造をしていて、p型半導体側からn型半導体側に電気を流すと、接合部分で正の電荷をもつ「正孔」と負の電荷をもつ「電子」とがぶつかって消滅し、その時のエネルギーが「光」となって放出されます。

　pn接合で作られている半導体の中で、もう一つ代表的なものが太陽電池です。太陽電池は、光を当てると電気を作ることができ、LEDは電気を流すと光ります。つまり、太陽電池とLEDの構造は同じで、発電しやすい材料を使って作られているのが太陽電池、発光しやすい材料を使って作られているのがLEDなのです。LEDにはいろいろな色（波長）があり、使用する半導体材料の組み合わせによって色が変わります。

　LEDが光るためにはエネルギーが必要で、赤色LEDを光らせるより、青色LEDを光らせるほうが高いエネルギーが必要です（図1）。青色LEDを発明した日本人科学者3名が2014年にノーベル物理学賞を受賞したことはとても有名ですが、高いエネルギーで光る青色LEDを発明するのには、たくさんの苦労や工夫があったことでしょう。

　LEDと太陽電池とは同じ構造、と説明しました。では、LEDに光を当てると、どうなるのでしょうか。LEDで発電して、その電気でLEDを光らせる実験をやってみましょう。このとき使用するLEDのエネルギーの違いについても意識して実験してみましょう。

準備するもの

• φ5mm赤色LED（波長：625nm、OSHR5111A）3個
  https://akizukidenshi.com/catalog/g/g100280/
• φ5mm緑色LED（波長：525nm、OSG5GP5111A）3個
  https://akizukidenshi.com/catalog/g/g111582/
• φ5mm青色LED（波長：470nm、OSB56A5111A）1個
  https://akizukidenshi.com/catalog/g/g106403/
• ブレッドボード　1枚
• ボタン電池（3V、CR2032）
• LEDガイド用紙ストロー（φ5mm×20mm程度）

やってみよう！

関連動画

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さいごに

　埼玉大学工学部では、本記事に関連した出前講義を行っています。出前講義をご希望の際は、埼玉大学工学部までご連絡ください。

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