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LED는 반도체 장치로, 모든 반도체는 내부 구조의 불순물(미량의 화학 첨가물로 인해 발생) 때문에 전류를 전도하는 다양한 능력을 보유한다. N타입 불순물은 반도체에 여분의 전자를 추가하고 P타입 불순물은 정공을 생성한다. 음전기를 띤 입자인 전자는 자연적으로 전자가 많은 곳(음성)에서 전자가 적은 곳(양성)으로 이동하게 된다.

다이오드 내부에는 N타입 물질이 P타입 물질 옆에 놓이며, 이 둘은 전극 사이에 위치하면 이러한 구조는 전류가 N타입 쪽 전극으로부터 P타입 쪽 전극으로 한 방향으로만 흐르게 한다. 정공으로 빠지는 순간 전자는 광자의 형태로 에너지를 내보내며, 그 결과 전자들이 다이오드의 한 쪽에서 다른 쪽으로 움직일 때 빛이 발산된다. 반도체에 사용된 물질의 종류에 따라 다양한 빛의 파장들이 생성된다.

사파이어는 알루미나(Al2O3)2050℃ 이상에서 단결정으로 성장된 결정체로 빛의 투과성이 가장 뛰어난 광학 특성, 세라믹 소재 중에서 금속과 비슷한 우수한 열전도, 저온 및 고온 안정성, 다이아몬드 다음으로 경도(Mohs 9)가 높은 우수한 기계적 성질로 반도체 회로기판, 반도체 장비 부품, 광학 및 레이저 부품 등에 적용하고 있으며, 특히 TV 및 조명용 LED(발광다이오드) 기판용 핵심 소재인 사파이어 웨이퍼는 수요량 급증으로 경쟁적으로 발달하고 있는 고성장 분야로 향후 가전수요 회복으로 LED TV 시장의 본격화와 일반 조명시장의 성장에 따른 수요가 증가할 것으로 전망된다.