In tegenstelling tot de situatie bij metalen bevinden zich in halfgeleiders bij kamertemperatuur maar weinig quasi-vrije elektronen. Het geleidingsvermogen van halfgeleiders (vaak silicium of germanium) is daarom veel kleiner dan  dat van metalen.  Door het inbouwen van atomen van andere elementen (doping) met hogere of lagere valenties kan men het geleidingsvermogen van halfgeleiders binnen ver uiteenliggende grenzen regelen. Men noemt hierbij een verontreinigingsatoom dat door het afgeven van een elektron de elektronengeleiding mogelijk maakt een donor (N), terwijl een elektronenvanger’ acceptor (P) heet.
Je kunt stroom op twee manieren zien: het wegvloeien van negatief geladen elektronen naar links is hetzelfde als positieve lading naar rechts (een "tekort" aan elektronen geeft een positieve netto lading). Men noemt beweging van positieve lading dan ook wel beweging van "gaten".

Worden P en N verontreindigde gebieden tegen elkaar geplaatst, dan vormt zich aan het grensvlak een laag (sperlaag) waarin het aantal vrije elektronen klein is en dus een hoge weerstand heerst .
Het aanleggen van een spanning in de doorlaatrichting reduceert de dikte van deze sperlaag omdat elektronen en gaten "weggeduwd" worden in de richting van de sperlaag die daardoor meer ladingdragers bevat en dus beter geleidt (negatieve spanning aan de N-kant, positieve aan de P-kant).
Aanleggen van een spanning in de sperrichting doet de dikte toenemen omdat elektronen en gaten uit de laag worden weggezogen en er geen ladingdragers overblijven in de sperlaag en deze niet meer geleidt.


Het licht ontstaat als een elektron in die tussenlaag recombineert met een gat. Feitelijk betekent het dat het elektron wordt ingevangen in een atoom dat een elektron mist (daarom een "gat" is). En zoals bij elk atoom: als een elektron wordt ingevangen of van een hogere naar een lagere energiebaan gaat komt de energie vrij in de vorm van een foton.