發光二極體

當一個球從高架子滾落到地面，它會「咚」的一聲把能量交出來。在發光二極體內部，電子做的事情類似，卻更乾淨利落：它從高能態跌落到低能態，放出的不是一聲悶響，而是一道光的閃爍。推足夠多的電子跨過去，你就得到穩定的發光。

發光二極體是用特殊材料做成、在正向偏置下工作的 p-n 接面，於是 n 側的電子和 p 側的空穴被驅趕到一起，在接面處復合。每一次復合都以光子——光的粒子——的形式放出一份能量。關鍵在於：材料能隙的大小決定了每個光子攜帶多少能量，因而也就決定了它的顏色：能隙越寬，光越偏藍；能隙越窄，光越偏紅。

發光二極體之所以重要，是因為它把電轉化為光的效率遠高於古老的灼絲燈泡——後者把大部分能量白白浪費成熱。它支撐著現代的照明、屏幕和遙控器；而補齊三原色的藍光二極體，更在 2014 年榮獲諾貝爾獎。一個誠實的提醒：普通的矽並不適合做發光二極體——它的能隙放出能量時大多變成熱而非光——所以發光二極體要依靠氮化鎵、砷化鎵這類化合物半導體。