發(fā)光二極管是由Ⅲ-Ⅳ族的化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導體制成的，它的核心是PN結。因此它具有一般P-N結才有的I-N特性，即正向?qū)ǚ聪蚪刂购蛽舸┨匦?。除此以外其在特定的條件下，它還具有發(fā)光的特性。在正向的電壓下，電子將由N區(qū)注入P區(qū)，空穴亦將由P區(qū)注入N區(qū)。進入對方區(qū)域的少數(shù)的載流子（少子）一部分與多數(shù)的載流子（多子）復合而發(fā)光。

   作假設發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的話，那么這些注入的電子與價帶空穴就會直接復合而發(fā)光，或者是先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴的復合產(chǎn)生發(fā)光。除了這種發(fā)光復合的情況外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個中心介于導帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴進行復合，其每次釋放的能量不大，不能形成可見光。由于發(fā)光的復合量相對于非發(fā)光的復合量來講其的比例越大，光量子的效率就越高。由于這復合是在少子的擴散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光是只有在靠近PN結面數(shù)μm以內(nèi)產(chǎn)生的。

   理論和實踐證明了光的峰值波長λ與發(fā)光區(qū)域的半導體材料禁帶寬度Eg有關，即λ≈1240/Eg（nm）。式中的Eg的單位為電子伏特（eV）。若能產(chǎn)生可見光（波長在380nm紫光～780nm紅光），半導體材料的Eg應該是在3.26～1.63eV之間。比紅光波長長的光稱為紅外光?，F(xiàn)在已有紅外、紅、黃、綠及藍光發(fā)光二極管，但其中藍光二極管成本和價格很高，而且使用不普遍。