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娦浴．?dāng)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(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)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。

發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個過渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。

我們平時走在馬路上，會發(fā)現(xiàn)每一個LED組成的屏幕或者畫面都是變化莫測的。這說明LED燈是可以進(jìn)行高速開關(guān)工作的。但是，對于我們平時使用的白熾燈，則達(dá)不到這樣的工作狀態(tài)。在平時生活的時候，如果開關(guān)的次數(shù)過多，將直接導(dǎo) 致白熾燈燈絲斷裂。這個也是LED燈受歡迎的重要原因。 [3]

LED燈還有一個的特點，就是反應(yīng)的速度比較快。只要一接通電源，LED燈馬上就會亮起來。對比我們平時使用的節(jié)能燈，其反應(yīng)速度更快，在打開傳統(tǒng)燈泡時，往往需要很長的時間才能照亮房間，在燈泡的發(fā)熱之后，才能亮起來。 [3]

對于LED的光譜特性我們主要看它的單色性是否優(yōu)良，而且要注意到紅、黃、藍(lán)、綠、白色LED等主要的顏色是否。因為在許多場合下，比如交通信號燈對顏色就要求比較嚴(yán)格，不過據(jù)觀察我國的一些LED信號燈中綠色發(fā)藍(lán)，紅色的為深紅，從這個現(xiàn)象來看我們對LED的光譜特性進(jìn)行研究是非常必要而且很有意義的。

高亮度單色發(fā)光二極管和亮度單色發(fā)光二極管使用的半導(dǎo)體材料與普通單色發(fā)光二極管不同，所以發(fā)光的強(qiáng)度也不同。通常，高亮度單色發(fā)光二極管使用砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，亮度單色發(fā)光二極管使用磷銦砷化鎵（GaAsInP）等材料，而普通單色發(fā)光二極管使用磷化鎵（GaP）或磷砷化鎵（GaAsP）等材料。