Ca și diodele obișnuite, diodele emițătoare de lumină constau dintr-o joncțiune PN și au, de asemenea, conductivitate unidirecțională. Atunci când se aplică o tensiune înainte diodei emițătoare de lumină, găurile injectate din regiunea P în regiunea N și electronii injectați din regiunea N în regiunea P vor fi conectați cu electronii din regiunea N și găurile goale din regiunea P la câțiva microni de joncțiunea PN. Recombinarea găurilor, care duce la emisia spontană de fluorescență. Stările energetice ale electronilor și găurilor din diferite materiale semiconductoare sunt diferite. Când electronii și găurile se recombină, energia eliberată este oarecum diferită, cu cât mai multă energie eliberată, cu atât lungimea de undă a luminii emise este mai scurtă. Frecvent utilizate sunt diodele care emit lumină roșie, verde sau galbenă. Tensiunea de defecțiune inversă a diodei emițătoare de lumină este mai mare de 5 volți. Curba caracteristică volt-amper înainte este foarte abruptă, iar un rezistor limitativ de curent trebuie să fie conectat în serie pentru a controla curentul prin diodă.
Partea centrală a diodei emițătoare de lumină este o plăcuță compusă din semiconductori de tip P și semiconductori de tip N și există un strat de tranziție între semiconductorii de tip P și semiconductorii de tip N, care se numește joncțiune PN. În joncțiunea PN a unor materiale semiconductoare, când purtătorii minoritari injectați se recombină cu majoritatea purtătorilor, excesul de energie este eliberat sub formă de lumină, transformând astfel direct energia electrică în energie luminoasă. Când tensiunea inversă este aplicată joncțiunii PN, este dificil pentru purtătorii minoritari să injecteze, deci nu emite lumină. Când se află într-o stare de lucru înainte (adică se aplică o tensiune înainte la ambele capete), când curentul curge de la anodul LED la catod, cristalul semiconductor emite lumină de diferite culori de la ultraviolete la infraroșu, iar intensitatea luminii este legată de curent.
