Thành phần quan trọng nhất trong cấu tạo của LED là lớp chuyển tiếp p-n. Chuyển tiếp p-n được hình thành khi cho bán dẫn loại p tiếp xúc với bán dẫn loại n.Bán dẫn loại p (nhóm V) chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương,bán dẫn loại n (nhóm III) chứa nhiều điện tử tự do mang điện tích âm.Khi cho hai loại bán dẫn này tiếp nhau ,các lỗ trống có xu hướng chuyển động khuếch tán sang bán dẫn loại n, cũng lúc khối bán dẫn loại p nhận thêm điện tử (điện tích âm) từ khối bán dẫn n chuyển sang .Kết quả là khối bán dẫn p tích điện âm (thiếu lỗ trống,dư thừa điện tử) và khối bán dẫn n tích điện dương (thiếu điện tử ,dư thừa lỗ trống). Ở biên giới vùng tiếp xúc hình thành điện trường làm cho một số điện tử bị lỗ trống hút ,và khi chúng tiến lại gần nhau ,chúng có xu hướng kết hợp lại với nhau tạo thành nguyên tử trung hòa điện.Quá trình này giải phóng ra năng lượng dưới dạng photon làm LED phát sáng.
Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát khác nhau (tức màu sắc của LED sẽ khác nhau). Mức năng lượng (và màu sắc của LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn.
LED thường có điện thế phân cực thuận cao hơn điốt thông thường, trong khoảng 1,5 đến 3V. Nhưng điện thế phân cực nghịch ở LED thì không cao. Do đó LED rất dễ bị hư hỏng do điện thế ngược gây ra.
2.1.5. Đặc tính điện của LED
Khi LED được áp điện thế thấp ,dòng điện đi qua chủ yếu là dòng do bức xạ không tái hợp và một phần tái hợp ở bề mặt.Khi điện thế tăng ,dòng chủ yếu là dòng bức xạ khuếch tán .
Với điện áp thuận VF, dòng điện thuận tương ứng là: B
eV K T F o
I I (e 1) (2.6)
Với dòng áp ngược VR dòng điện ngược tương ứng là: p n n p F o p n D p D n I I eA L L (2.7)
Trong đó np và pn là mật độ electron và lỗ trống trong vùng p và vùng n; A là diện tích mặt cắt ngang lớp p-n ; Lp , Ln là độ dài khuếch tán và hệ số khuếch tán của electron và lỗ trống.