Як і звичайні діоди, світло{0}}випромінюючі діоди складаються з PN-переходу, а також мають односпрямовану провідність. Коли на світлодіод подається пряма напруга, дірки, інжектовані з області P в область N, і електрони, інжектовані з області N в область P, будуть відповідно з’єднані з електронами в області N. області та порожніх отворів у P-області в межах кількох мікрон від PN-переходу. Рекомбінація дірок, що призводить до спонтанного випромінювання флуоресценції. Енергетичні стани електронів і дірок у різних напівпровідникових матеріалах різні. Коли електрони і дірки рекомбінують, виділяється енергія дещо інша: чим більше енергії виділяється, тим коротша довжина хвилі випромінюваного світла. Зазвичай використовуються діоди, які випромінюють червоне, зелене або жовте світло. Напруга зворотного пробою світлодіода-більше 5 вольт. Його пряма крива вольт-амперної характеристики дуже стрімка, і резистор, що обмежує струм, необхідно підключити послідовно, щоб контролювати струм через діод.
Основна частина світло-діода — це пластина, що складається з напівпровідників типу P- і напівпровідників типу N-, а між P- є перехідний шар напівпровідники типу і напівпровідники типу N-, який називається PN-переходом. У PN-переході деяких напівпровідникових матеріалів, коли інжектовані неосновні носії заряду рекомбінують з основними, надлишок енергії вивільняється у вигляді світла, таким чином безпосередньо перетворюючи електричну енергію в світлову. Коли до PN-переходу подається зворотна напруга, неосновним носіям важко інжектувати, тому він не випромінює світло. Коли він знаходиться в прямому робочому стані (тобто пряма напруга прикладається до обох кінців), коли струм тече від анода світлодіода до катода, кристал напівпровідника випромінює світло різних кольорів від ультрафіолетового до інфрачервоного, а інтенсивність світла пов'язано зі струмом.
