发光效率与材料是否为直接带隙（Direct Bandgap）有关，(a)是直接带隙材料，包括GaN-InN-AlN、GaAs、InP、InAs及GaAs等，这些材料的导带最低点与价带最高点在同一K空间。所以电子与空穴可以有效地再复合（Recombination）而发光。整流二极管而图2(b)的材料均是间接带隙（Indirect Bandgap），整流二极管其带隙即导带最低点与价带最高点不在同一K空间，以致电子与空穴复合时除了发光外，还需要声子（Phonon）的配合，所以发光效率低。目前发光整流二极管用的都是直接带隙的材料。
在直接带隙材料中，整流二极管电子与空穴复合时，其发光跃迁（Radiative Transition）有多种可能性，如图3所示。图3（a）是带间复合，(b)是自由激子(Exciton)相互抵消，图3(c)是在能带势能波动区域低势能区局部束缚激子的再复合。(a)及(b)是一般AlGaInP红光LED产生光的原理，而图3(c)则是AlGaInN的蓝光及绿光LED 产生光的原理。
上述的“复合”是由于本身内部（Intrinsic）产生的，但是假设将杂质（Impurity）掺入半导体，则会在带隙中产生施主（Donor）及受主（Acceptor）的能级，因此又可能产生不同的复合而发出光如图4所示。图4(a)是受主与导带复合，图4(b)是施主与价带复合，图4(c)是施主与受主的再复合，图4(d)是激子再复合。
当电子与空穴复合而产生光时，这些光被称为自发辐射（Spontaneous Emission），其光的方向如图5(a)所示，是多方向的，这是发光整流二极管的发光特性。但是，如果发出的光是激发辐射（Stimulated）的，如图5(b)所示其方向一致，则此种元件被称为半导体激光整流二极管（LD：Laser Diode）。目前要得到高功率LED就是要得到非常高的自发辐射。
图6所示为发光整流二极管pn结（Junction）的能带结构，p型半导体是掺杂了受主杂质，而n型则是掺杂了施主杂质，将两种材料放在一起即得到pn结。 n型半导体中产生电子，整流二极管p型半导体中产生空穴，在其中间产生耗尽层（Depletion Layer）。当正向偏压(Forward Bias)加在pn结时，多余的载流子（Carrier）会经过耗尽至而渗透至对方。图6所示的是pn结能带，其中，图6(a)表示在平衡状态，图6 (b)表示在正向偏压时，图6(c)表示在注入高密度电流时的电子与空穴复合产生光的情况，至于不发光的复合，则有通过禁带中央深能级（Deep Trap Center）的复合以及在晶体中产生的热能损失。
旧式电子仪器和音频扩大机多用电子管整流取得高压直流，但电子管易老化，常用的整流管有５Ｚ３Ｐ、５Ｕ４、６Ｚ４等。修理者常用１Ｎ５４０８等高反压二极管取代，但有两个问题要解决：１．用晶体管整流输出直流高压会明显升高，会促使其余电子管老化。２．晶体管整流一接通电源直流高压就会建立，而电路中其他电子管阴极还未充分加热，会影响使用寿命；第二条的影响大于第一条，因此必须改动线路，增加高压延时电路。
所示：根据交流电源电压的高低将２～５只１Ｎ５４０８串接，先作全波整流，而原有的整流管（５Ｚ３Ｐ）就串接在后面，这样使用可以解决前述的两个问题；即或是电子管已有些老化，都很好用。
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