一个LED就像一个普通的pn结二极管，但具有发光特性。它的结构和工作原理可以解释如下。
工作的领导
和普通二极管一样，LED二极管工作时是正偏置的。在这种情况下，形成p-n结的n型半导体比p型半导体重掺杂。当它是正向偏压，势垒被减少，电子和空穴在耗尽层(或活性层)结合，光或光子被发射或辐射到各个方向。一个典型的数字打击显示由于电子-空穴对结合在正向偏压。
LED二极管中光子发射背后的解释在于固体的能带理论。根据这一理论，电子-空穴结合是否会产生光子取决于材料是具有直接带隙还是间接带隙。那些有直接带隙的半导体材料是发射光子的材料。在直接带隙材料中，在能量与动量(波向量' k ')图上，导带能级的底部正位于价带最高能级的上方。当电子与空穴重组时，对应于能隙△(eV)的能量E = hν以光能或光子的形式逸出，其中h为普朗克常数，ν为光的频率。
直接带隙
而间接带隙本质上是无辐射的，因为导带底部与价带顶部不重合，对应的能量大多以热的形式给出。例如Si, Ge等。
间接带隙
具有直接带隙的材料是砷化镓(GaAs)，这是一种化合物半导体，用于led。掺杂原子被添加到砷化镓中，就会发出各种各样的颜色。led中使用的一些材料有:
- 砷化铝镓(AlGaAs) -红外。
- 砷化镓(GaAsP) -红色，橙色，黄色。
- 磷化铝镓(AlGaP) -绿色。
- 铟氮化镓(InGaN) -蓝色，蓝绿色，近UV。
- 硒化锌(ZnSe) -蓝色。
LED的物理结构
LED的结构是这样的，因此发出的光不会被重新吸收到材料中。这就保证了电子-空穴复合发生在表面。
上图显示了LED p-n结的两种不同的结构方式。p型层被制成薄层并生长在n型衬底上。p-n结两侧的金属电极作为外部电连接的节点。发光二极管p-n结被封装在一个圆顶状的透明外壳中，以便光均匀地向各个方向发射，并且发生最小的内部反射。
LED的大支腿代表正电极或阳极。
2脚以上的LED也可用于3、4和6脚配置，以在同一LED封装中获得多种颜色。表面安装的LED显示器可以安装在pcb上。
LED的额定电流只有几十毫安。因此，有必要将一个高电阻串联起来。LED的正向压降比普通二极管大得多，约为1.5 ~ 3.5伏。
白光LED或白光LED灯
LED灯、灯泡、路灯这些天变得非常受欢迎，因为与白炽灯泡相比，LED在单位输入功率(毫瓦)方面的光输出效率非常高。因此，对于一般用途的照明，白光是首选。为了在led的帮助下产生白光，有两种方法:
- 三原色RGB混合产生白光。该方法具有较高的量子效率。
- 另一种方法是在一种颜色的LED上涂上不同颜色的荧光粉，以产生白光。这种方法在商业上很流行，用于制造LED灯泡和照明。
发光二极管的应用
- 电子显示器，如oled、微led、量子点等。
- 作为LED指示灯。
- 在远程控制。
- 照明。
- Opto-isolators。
