半导体发光二极管是把电能转换成白发发射光能的pn结或异质结器件。
当外加电压Vd近似等于Eg／e时 ， 电子将从n区向p区注入，空穴则从p区向n区注入。这些注入的少子在注入区域内将由于电子-空穴的复合而消失，在电子与空穴复合时，将其能量以光子的形式放出，这就是所谓的辐射复合。若将能量消耗于晶格振动或给予其它载流子，就是所谓的非辐射复合。
在正向电压驱动T，n-GaAlAs向GaAs区域注入电子，由于GaAs和p-GaAIAs之间存在着禁带差， 所以GaAs和p-GaA1As之间存在着电位势垒，阻挡了注入到GaAs中的电子进一步扩散， 故GaAs电子浓度可以大大提高。同理，GaAs和n-GaAlAs之间势垒阻挡着空穴的扩散，这样，GaAs区域中不但少数载流子浓度而且多数载流子浓度也大大增加，从而大大地提高了复合几率。
辐射复合几率和非辐射复合几率的大小主要决定于电子能带结构，同时也决定于杂质和晶格缺陷的类及其浓度。
在导带极小点(Γ点) K=π/d (0 O 0)附近谷处的电子向价带的跃迁(d)是直接跃迁(如GaAs)，而从K＝(1，0，0)方向的谷处向价带的跃迁(i）是间接跃迁过程(如GaP)。
直接跃迁型半导体，通过浅施主能级和受主能级间的跃迁几率与带间跃迁几率大致相等，但比间接跃迁型半导体的跃迁几率大得多，这是因为直接跃迁辐射复合是电子-空穴二体碰撞过程，而间接跃迁的辐射复合涉及到电子、空穴和声子的三体碰撞问题，所以发光效率高的材料其能带结构应是直接带隙材料。
