發光二極體是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs(砷化鎵)、GaP(磷化鎵)、GaAsP(磷砷化鎵)等半導體製成的，其核心是PN結。因此它具有一般P- N結的I-N特性，即正嚮導通，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發光特性。在正向電壓下，電子由N區注入P區，空穴由P區注入N區。進入對方區域的少數載流子(少子)一部分與多數載流子(多子)複合而發光，如圖1所示。
假設發光是在P區中發生的，那麼注入的電子與價帶空穴直接複合而發光，或者先被發光中心捕獲後，再與空穴複合發光。除了這種發光複合外，還有些電子被非發光中心(這個中心介於導帶、介帶中間附近)捕獲，而後再與空穴複合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發光的複合量相對於非發光複合量的比例越大，光量子效率越高。由於複合是在少子擴散區內發光的，所以光僅在靠近PN結面數μm以內產生。
理論和實踐證明，光的峰值波長λ與發光區域的半導體材料禁帶寬度Eg有關，即λ≈1240/Eg(mm)式中Eg的單位為電子伏特(eV)。若能產生可見光(波長在380nm紫光～780nm紅光)，半導體材料的Eg應在3.26～1.63eV之間。比紅光波長長的光為紅外光。現在已有紅外、紅、黃、綠及藍光發光二極體，但其中藍光二極體成本、價格很高，使用不普遍。
一、極限參數的意義
允許功耗Pm：允許加於LED兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的最大值。超過此值，LED發熱、損壞。
最大正向直流電流IFm：允許加的最大的正向直流電流。超過此值可損壞二極體。
最大反向電壓VRm：所允許加的最大反向電壓。超過此值，發光二極體可能被擊穿損壞。
工作環境topm：發光二極體可正常工作的環境溫度範圍。低於或高於此溫度範圍，發光二極體將不能正常工作，效率大大降低。
二、電參數的意義
光譜分布和峰值波長：某一個發光二極體所發之光並非單一波長，其波長大體按圖2所示。由圖可見，該發光管所發之光中某一波長λ0的光強最大，該波長為峰值波長。
發光強度IV：發光二極體的發光強度通常是指法線(對圓柱形發光管是指其軸線)方向上的發光強度。若在該方向上輻射強度為(1/683)W/sr時，則發光1坎德拉(符號為cd)。由於一般LED的發光二強度小，所以發光強度常用坎德拉(mcd)作單位。
光譜半寬度Δλ：它表示發光管的光譜純度，是指圖3中1/2峰值光強所對應兩波長之間隔.
半值角θ1/2和視角：θ1/2是指發光強度值為軸向強度值一半的方向與發光軸向(法向)的夾角。半值角的2倍為視角(或稱半功率角)。
正向工作電流If：它是指發光二極體正常發光時的正向電流值。在實際使用中應根據需要選擇IF在0.6·IFm以下。
正向工作電壓VF：參數表中給出的工作電壓是在給定的正向電流下得到的。一般是在IF=20mA時測得的。發光二極體正向工作電壓VF在1.4～3V。在外界溫度升高時，VF將下降。
V-I特性：發光二極體的電壓與電流的關係可用圖4表示。在正向電壓正小於某一值(叫閾值)時，電流極小，不發光。當電壓超過某一值後，正向電流隨電壓迅速增加，發光。由V-I曲線可以得出發光管的正向電壓，反向電流及反向電壓等參數。正向的發光管反向漏電流IR<10μA以下。