半導體發光二極管的結構簡單，體積小，工作電流小，使用方便，成本低，所以在光電系統中的應用極為普遍。在正向偏置下，半導體PN結或與其類似的結構能夠發出可見光或近紅外光，這種把電能直接轉換為光能的器件稱為發光二極管，簡稱LED。
發光是物體內部以某種方式儲存的能量轉化為光輻射的過程。發光物體的光輻射是材料中受激發的電子躍遷到基態時產生的。半導體（主要是元素周期表中Ⅲ族和Ⅴ族元素構成的化合物半導體）發光二極管屬于電流激發的電致發光器件。
原子、分子和某些半導體材料，能分別吸收和放出一定波長的光或電磁波。根據固體能帶論，半導體中電子的能量狀態分為價帶和導帶，當電子從一個帶中能態E1躍遷(轉移)到另一帶中的能態E2時，就會發出或吸收一定頻率(υ)的光。υ與能量差(ΔE=E2-E1)成正比，即
