半導(dǎo)體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)公差沒有激光器那么嚴(yán)格，而且無諧振腔。所以，所發(fā)出的光不是激光，而是熒光。LED是外加正向電壓工作的器件。在正向偏壓作用下，N區(qū)的電子將向正方向擴(kuò)散，進(jìn)入有源層，P區(qū)的空穴也將向負(fù)方向擴(kuò)散，進(jìn)入有源層。進(jìn)入有源層的電子和空穴由于異質(zhì)結(jié)勢(shì)壘的作用，而被封閉在有源層內(nèi)，就形成了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。這些在有源層內(nèi)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的電子，經(jīng)躍遷與空穴復(fù)合時(shí)，將產(chǎn)生自發(fā)輻射光。

電致發(fā)光現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)于1923年，當(dāng)時(shí)并沒有引起人們的注意。隨著近代技術(shù)的發(fā)展，對(duì)發(fā)光器件提出了新的要求，希望發(fā)光管簡(jiǎn)單、可靠、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低、小型化。所以自60年代開始電致發(fā)光的研究非常活躍。

此式稱為玻爾條件。式中h=6.626×10-34J·s。當(dāng)發(fā)光二極管工作時(shí)，在正偏下，通常半導(dǎo)體的空導(dǎo)帶被通過結(jié)向其中注入的電子所占據(jù)，這些電子與價(jià)帶上的空穴復(fù)合，放射出光子，這就產(chǎn)生了光。發(fā)射的光子能量近似為特定半導(dǎo)體的導(dǎo)帶與價(jià)帶之間的帶隙能量。這種自然發(fā)射過程叫作自發(fā)輻射復(fù)合（圖1）。顯然，輻射躍遷是復(fù)合發(fā)光的基礎(chǔ)。注入電子的復(fù)合也可能是不發(fā)光的，即非輻射復(fù)合。在非輻射復(fù)合的情況下，導(dǎo)帶電子失去的能量可以變成多個(gè)聲子，使晶體發(fā)熱，這種過程稱為多聲子躍遷；也可以和價(jià)帶空穴復(fù)合，把能量交給導(dǎo)帶中的另一個(gè)電子，使其處于高能態(tài)，再通過熱平衡過程把多余的能量交給晶格，這種過程稱為俄歇復(fù)合。隨著電子濃度的提高，這種過程將變得更加重要。帶間躍遷時(shí)，輻射復(fù)合和非輻射復(fù)合的兩種過程相互競(jìng)爭(zhēng)。有的發(fā)光材料表現(xiàn)為輻射復(fù)合占優(yōu)勢(shì)。