Sự phát xạ ánh sáng do dịch chuyển ngẫu nhiên của các điện tự qua dải cấm gọi là phát xạ tự phát. Trong thực tế, dài dẫn và dải hĩa trị cĩ rất nhiều mức năng lượng khác nhau. Do sự tái hợp của các hạt cĩ mức năng lượng khác nhau nên năng lượng phát xạ phát ra cũng nằm trong một phạm vi khá rộng.
Mật độ phân bố điện tử cực đại ở mứcc năng lượng sắp xỉ Eg + kT/2 và của lỗ trống là ở năng lượng xắp xỉ Eg +kT, do đĩ hiệu năng lượng cĩ giá trị trung bình là Eg +kT và độä lệch δEg nằm giữa kT và 2kT. Mặc dù độ lệch thực tế cịn phụ thuộc vào tạp chất pha vào, nhưng sự xấp xỉ trên là chấp nhận được.
a) b)
Hình 3.3
a) Bức xạ photon từ các mức năng lượng của dải dẫn xuống dải hĩa trị; b) Đặc tính phổ.
Năng luợng tái hợp trải rộng trong một dải nhất định nên các bước sĩng phát xạ khơng phải là một giá trị nhất định mà trải rộng ra cĩ dạng hình chuơng như hình 3.3 b ). Bề rộng phổ ở mức nửa cơng suất gọi là độ rộng vạch phổ của nguồn.
Như ta đã biết độ rộng vạch phổ lớn sẽ dẫn tới tán sắc vật liệu trong sợi quang lớn. Đối với hầu hết các LED độ rộng vạch phổ cỡ 30nm và nếu chuyển sang miền tần số thì độ rộng tần là 1,3 x 10 Hz, LED chỉ là nguồn quang cĩ chất lượng thấp trong thơng tin quang, do đĩ chúng chỉ được dùng trong các tuyến cĩ dung lượng thấp, điều chế cường độ và cự ly ngắn.