發光二極管（Light Emitting Diode）是一種半導體光源，它通過電流激發材料內部的電子來產生光線。這種設備的核心是一個PN結，即P型和N型半導體材料的結合界面。

在發光二極管中，當正向電壓施加於兩端時，來自電源的電荷載流子——空穴和電子分別從P區和N區註入到PN結區域。這些載流子在相遇後會發生復合，釋放出能量。如果這個能量以光的形式被釋放出來，我們就看到了發光二極管發出的光。

發光二極管的工作機製依賴於能帶理論，其中半導體材料具有導帶和價帶兩個不同的能級。當電子獲得足夠的能量從價帶躍遷到導帶時，就會形成自由移動的電子-空穴對。一旦這些電子重新回到價帶並與空穴復合，它們就會將多余的能量以光子的形式釋放出來。不同類型的發光二極管使用不同的半導體材料，這決定了它們可以發射出不同波長（顏色）的光。

例如，紅色發光二極管通常基於砷化鎵（GaAs），而藍色發光二極管則可能使用氮化鎵（GaN）。隨著技術的進步，現在也出現了能夠生成白色光的發光二極管，它們通常是通過藍光發光二極管配合熒光粉塗層實現的。

總之，發光二極管不僅展示了現代物理學的魅力，還成為了高效照明和顯示技術的關鍵組件。