PN 접합 양단에 순방향 바이어스 전압을 인가하면 PN 접합 장벽이 감소하여 P 영역의 양전하가 N 영역으로 확산되고, N 영역도 P 영역으로 확산됩니다. 동시에 두 영역에 비평형 전하가 축적됩니다.
실제 PN 접합 소자의 경우 일반적으로 P 영역의 캐리어 농도가 N 영역의 캐리어 농도보다 훨씬 높기 때문에 N 영역의 비평형 정공 축적이 N 영역의 캐리어 농도보다 훨씬 더 크게 됩니다. P 영역에 전자가 축적됩니다(NP 접합의 경우 그 반대임). 전류 주입에 의해 생성된 소수 캐리어는 불안정하기 때문에 PN 접합 시스템의 경우 가전자대에 주입된 비평형 정공이 전도대의 전자와 재결합하여 잉여 에너지가 PN 접합 시스템으로 향하게 됩니다. 빛의 형태, 이것이 LED 조명의 기본 원리입니다.
일반적으로 밴드갭 폭이 클수록 방사되는 에너지 주소가 커지고 해당 광자의 파장은 짧아집니다. 반대로 밴드갭 폭이 작을수록 방사되는 에너지는 작아집니다. 해당 광자는 더 긴 파장을 갖습니다. GaAsP, GaInAIP, InGaN, GaAIA 등의 반도체 소재의 경우 밴드갭 폭에 해당하는 발광 파장이 정확히 380~780nm의 가시광선 영역에 있어 LED 개발 및 응용을 위한 넓은 공간을 마련합니다.