直接能隙與間接能隙半導體的差異：能帶結構、發光效率、光吸收、材料比較
在直接能隙半導體中，導帶底部與價帶頂端在動量（波數）空間中位於相同位置，電子與電洞復合時可以直接發光。在間接能隙半導體中兩者的位置錯開，因此發光或吸收光時，必須同時有補足動量的聲子（晶格振動）參與。因此，GaAs、InP、GaN 等直接能隙半導體用於 LED 與半導體雷射，而間接能隙的 Si 與 Ge 雖不適合發光，卻廣泛用於光偵測元件與 LSI。
| 項目 | 直接能隙 | 間接能隙 |
|---|---|---|
| 能帶結構 | 導帶底部與價帶頂端在動量空間中位於相同位置 | 導帶底部與價帶頂端在動量空間中錯開 |
| 光的放出、吸收與聲子 | 不需要聲子就能躍遷 | 必須同時有補足動量的聲子參與 |
| 發光效率 | 高。輻射復合的機率高 | 極低。大多為非輻射復合並轉為熱 |
| 少數載子壽命（參考值） | 短。ns 等級 | 長。高品質的矽可達 µs 至 ms |
| 能帶邊緣附近的光吸收 | 從吸收邊緣起急遽增強（約 10⁴ cm⁻¹ 以上） | 在吸收邊緣附近較弱，隨能量升高而逐漸增強 |
| 光被吸收的深度 | 淺。GaAs 約 1 至 2 µm 的厚度即可吸收大部分太陽光 | 深。在矽中，波長約 1 µm 的光會深入 100 µm 以上 |
| 在光偵測元件中 | 薄的吸收層即可，適合高速光偵測器 | 需要加厚吸收層，或採用侷限光的結構 |
| 代表性材料 | GaAs（約 1.42 eV）、InP（約 1.34 eV）、GaN（約 3.4 eV）、InGaN 等混晶 | Si（約 1.12 eV）、Ge（約 0.66 eV）、SiC、GaP |
| 主要用途 | LED、半導體雷射、高效率太陽能電池、通訊用光偵測器 | LSI、功率元件、光二極體、影像感測器、太陽能電池 |
數值為具代表性的大致參考值，會因世代或產品而異。