При рассмотрении поглощения света полупроводниками было показано, что при освещении полупроводника электроны могут переходить из состояний с меньшей энергией в состояния с большей энергией. При обратном переходе электрона из верхнего состояния в нижнее освободившаяся энергия при определенных условиях также может быть выделена в виде кванта света. Такое свечение вещества не является тепловым (равновесным). Среди неравновесных излучений, к которым относятся отражение, тормозное излучение, излучение Вавилова-Черенкова и другие с длительностью порядка 10^-15 с (они практически безинерционны), особое место занимает люминесценция.

Согласно определению С.И. Вавилова, люминесценция есть избыток над температурным излучением тела в том случае, если это избыточное излучение обладает длительностью, значительно превышающей период световых колебаний. В зависимости от способа возбуждения вещества различают: фотолюминесценцию (возбуждение светом), катодолюминесценцию (при бомбардировке вещества электронами), электролюминесценцию (свечение под действием электрического поля) и др. Явления люминесценции делятся на спонтанные, метастабильные и рекомбинационные.

Если излучение происходит в результате перехода примесного центра из возбужденного состояния в основное, то люминесценцию называют спонтанной или метастабильной в зависимости от того самопроизвольно (спонтанно) или под действием внешних факторов происходит излучение.

Интенсивность люминесценции с повышением температуры уменьшается. Это явление называют температурным тушением люминесценции. Если излучение полупроводника возникает в результате непосредственной рекомбинации электрона с дыркой или рекомбинации через локальный центр, то излучение называют рекомбинационным. Вещества, обнаруживающие рекомбинационную люминесценцию, называют кристаллофорами или просто фосфорами. Практически все типичные фосфоры являются полупроводниками.