發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓大于5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時串聯(lián)限流電阻以控制通過二極管的電流。

LED用作袖珍計算器。數(shù)字手表和電子儀表的數(shù)字顯示，一般為七段顯示。但對臺式計算器,更靈活的顯示方式（產(chǎn)生全文字-數(shù)字）是35點矩陣，其中LED裝成7×5陣列。35點矩陣價格較高、驅(qū)動電路復雜，其應用不及七段顯示器件廣泛。 　光耦合器件 　GaAs（或GaAsP）LED和Si－PN結(jié)探測器相結(jié)合，可以制成許多新型器件，進行光-電和電-光的傳遞，通常稱為光耦合器件。熟知的是光耦合隔離器，它高速、可靠并可提供高至2.5千伏的電隔離。GaAsLED與Si晶體管相結(jié)合制成穿孔卡片或磁帶的光電子讀數(shù)頭，比鎢絲燈徑向分布可靠、穩(wěn)定、抗震和功耗小。采用光耦合器件的汽車點火裝置，省油、易起動、工作平穩(wěn)。GaAlAs負阻發(fā)光二極管可用作發(fā)光開關、可控發(fā)光整流器和光波長轉(zhuǎn)換等。

通信、信息處理和光耦合等應用要求LED有良好的方向性。適于光通信應用的兩種主要光源是高輻射度LED和半導體注入激光器。LED穩(wěn)定、可靠、壽命長、驅(qū)動電路簡單、功率對溫度不敏感，廣泛用作中、短距離（鐵路、電力、交通、公安等）光通信系統(tǒng)的光源。GaAlAs－GaAs面發(fā)光管的帶寬為10～20兆赫，適用于二次群光通信系統(tǒng)(可傳輸120路電話),傳輸距離大于5公里。GaAlAs-GaAs快速邊發(fā)光管帶寬50～100兆赫，適用于三級群光通信系統(tǒng)(可傳輸480路電話)，傳輸距離數(shù)公里。InGaAsP-InP LED可用于更長距離(大于10公里)的傳輸系統(tǒng)。此外，LED還用于信息處理、圖像傳輸、測距和傳感等方面。