Pn接合
空乏層の端( x = − x p , x n {\displaystyle x=-x_{p},x_{n}} )では E = 0 {\displaystyle E=0} であるため、
E ( x ) = − q N A ′ ε s ( x p + x ) ( − x p ≤ x ≤ 0 ) {\displaystyle E(x)=-{\frac {qN'_{A}}{\epsilon _{s}}}(x_{p}+x)\quad (-x_{p}\leq x\leq 0)}
E ( x ) = − q N D ′ ε s ( x n − x ) ( 0 < x ≤ x n ) {\displaystyle E(x)=-{\frac {qN'_{D}}{\epsilon _{s}}}(x_{n}-x)\quad (0<x\leq x_{n})}
内蔵電位 V b i {\displaystyle V_{bi}} は、p型側の端 x = − x p {\displaystyle x=-x_{p}} とn型側の端 x = x n {\displaystyle x=x_{n}} との電位差である。
V b i = q N A ′ 2 ε s x p 2 + q N D ′ 2 ε s x n 2 {\displaystyle V_{bi}={\frac {qN'_{A}}{2\epsilon _{s}}}x_{p}^{2}+{\frac {qN'_{D}}{2\epsilon _{s}}}x_{n}^{2}}
626 × 10 − 34 × 3.000 × 10 8 2.200 × 1.602 × 10 − 19 = 5.64 × 10 − 7 m = 564 nm {\displaystyle \lambda ={\frac {hc}{E_{g}}}={\frac {6.626\times 10^{-34}\times 3.000\times 10^{8}}{2.200\times 1.602\times 10^{-19}}}=5.64\times 10^{-7}{\mbox{m}}=564{\mbox{nm}}}
の黄緑色と計算できる。 実際には、禁制帯から離れた準位からの遷移や、禁制帯中の不純物準位などを介した遷移も起こるため、発光スペクトルは多少の幅を持つ。これを誘導放出によって1つの波長に揃えるのが半導体レーザである。
なお一般に、発光ダイオードなどに光を当てても、ごく僅かだが光起電力が発生する。逆に、一般的なフォトダイオードや太陽電池に電圧を印加しても、禁制帯幅が小さいために赤外域での発光になったり、熱になって殆ど発光しない場合が多い(素子を破壊する可能性が高いので、安易に試すのは避けるべきである)。