LD/LED的P-I-V特性曲線測試半導體激光器的結構
半導體是由大量原子周期性有序排列構成的共價晶體，由于鄰近原子的作用，電子所處的能態擴展成能級連續分布的能帶，如下圖（a）所示，能量低的能帶稱為價帶，能量高的能帶稱為導帶，導帶底的能量Eu和價帶頂的能量El之間的能量差稱為禁帶寬度或帶隙，不同的半導體材料有不同的帶隙。本征半導體中導帶和價帶被電子和空穴占據的幾率是相同的，N型半導體導帶被電子占據的幾率大，P型半導體價帶被空穴占據的幾率大。如下圖（b）、（c）所示。
圖2 半導體激光器的電子和空穴分布
半導體激光器的結構多種多樣，基本結構是下圖所示的雙異質結平面條形結構。這種結構由三層不同類型半導體材料構成，中間層通常為厚度為0.1～0.3μm的窄帶隙P型半導體，稱為有源層，作為工作介質，兩側分別為具有較寬帶隙的N型和P型半導體，稱為限制層。具有不同帶隙寬度的兩種半導體單晶之間的結構稱為異質結。有源層與右側的N層之間形成的是P--N異質結，而與左側的P層之間形成的是P--P異質結，故這種結構又稱N-P-P雙異質結構，簡稱DH結構。
圖3 半導體激光器的基本結構
施加正向偏壓后，就能使右側的N層向有源層注入電子，左側的P層向有源層注入空穴，但由于左側的P層帶隙寬，導帶的能態比有源層高，對注入電子形成了勢壘，注入到有源層的電子不可能擴散到P層，同理，注入到有源層的空穴也不可能擴散到N層。這樣，注入到有源層的電子和空穴被限制在0.1～0.3μm的有源層內，形成了粒子數的反轉分布。
前后兩個晶體解理面作為反射鏡構成諧振腔。
給半導體激光器施加正向偏壓，即注入電流是維持有源層介質的原子永遠保持粒子數的反轉分布，自發輻射產生的光子作為激發光子誘發受激輻射，受激輻射產生的更多新光子作為新的激發光子誘發更強的受激輻射。
