LED是一種PN結器件，和一般的整流二極管一樣，也具有二極管單向導電的特性，即具有整流特性；但它在外加正偏壓的情況下，還會發出某種波長的光，把電能轉換為光能，因而它是一種“電致發光”器件。在LED中，我們利用的是PN結的發光特性，而不是它的整流特性。要弄清楚LED發光的原理，必須從半導體PN結的基本結構談起。 大家知道，在高純半導體中一邊摻施主雜質，另‘邊摻受豐雜質，在邊界面上會形成一個PN結。
在摻施主雜質的N型半導體區一邊有大量的電子，它在濃度梯作用下會從高濃度的N區向低濃度的P區擴散，即有電子擴散到P型半導體區一邊，就好像一滴墨水滴在一杯清水里，墨汁會向四周擴散一樣：與此同時，在摻受主雜質的P型半導體區一邊有人量的空穴，它在濃度梯度作用下也會擴散到N型半導體區一邊，這種相瓦擴散導致在PN結附近的P區和N區只留下了帶負、止電荷的不能移動的雜質離子，結果就會形成一個高度為eAV的勢壘，阻止電子、空穴的進一步擴散，達到平衡狀態。在PN結附近只有空間電荷的薄層稱為空間電荷層或稱為空乏層（表示沒有可移動的載流子），它所建立的勢壘將阻止載流子的進一步擴散，最終使流過PN結的電流為零。
