光電效應(yīng)當(dāng)電子從外界獲得能量時(shí)將會(huì)跳到較高的能階，獲得的能量越多跳的能階也越高，電子處在較高的能階時(shí)并不穩(wěn)定，很快就會(huì)把獲得的能量釋放回到原來的能階。如果電子獲得的能量夠高就擺脫原子核的束縛成為自由電子，電子空出來的位置則稱為空穴。半導(dǎo)體光電器件是把光和電這兩種物理量聯(lián)系起來，使光和電互相轉(zhuǎn)化的新型半導(dǎo)體器件。自由電子可能會(huì)因?yàn)槟Σ粱蚺鲎驳纫蛩負(fù)p失能量，后受到空穴的吸引而復(fù)合。例如，硅的外層電子要成為自由電子需要吸收1.1ev的能量，當(dāng)硅外層電子吸收到的光能量超過1.1ev時(shí)將會(huì)產(chǎn)生自由電子及空穴

稱之為光生電子空穴對(duì)(light-generatedelectron-holepairs)。電子空穴對(duì)的數(shù)目越多導(dǎo)電的效果也越好，因?yàn)楣馐沟脤?dǎo)電效果變好的現(xiàn)象稱之為光導(dǎo)效應(yīng)(photoconductiveeffect)。自由電子與空穴的多寡對(duì)電氣特性有很大的影響，越多的自由電子與空穴可以使導(dǎo)電性增加，同時(shí)也可以使輸出電流增加，因此可以推測(cè)陽(yáng)光越強(qiáng)時(shí)生成的自由電子與空穴越多，則輸出電流也越大。主要用于下述幾個(gè)方面：能源----硅光電池串聯(lián)或并聯(lián)組成電池組與鎳鎘電池配合、可作為人造成衛(wèi)1星、宇宙飛船、航標(biāo)燈、無(wú)人氣象站等設(shè)備的電源。然而如果只是單純的產(chǎn)生自由電子與空穴，將會(huì)因?yàn)槟Σ良芭鲎驳纫蛩厥ツ芰浚笞杂呻娮訒?huì)與空穴復(fù)合而無(wú)法利用。

為更有效的利用由電子與空穴來產(chǎn)生電流，因此必須加入電場(chǎng)使自由電子與空穴分離進(jìn)而產(chǎn)生電流。1產(chǎn)生電場(chǎng)的方式很多如PN接面、金屬半導(dǎo)體接面等，其中1常用的方式為PN接面。提高自由電子濃度常用的方法是在硅中加入少量的五價(jià)原子，五價(jià)原子的四個(gè)價(jià)電子與硅鍵結(jié)后剩下一個(gè)價(jià)電子，使剩下的價(jià)電子游離只需要0.05ev，比原來的1.1ev小很多，在室溫超過200度k時(shí)即可使所有雜質(zhì)產(chǎn)生自由電子，同樣在硅中加入少量的三價(jià)原子可以提高空穴濃度。光電耦合器又是光電開關(guān)，這種光電開關(guān)不存在繼電器中機(jī)械點(diǎn)易疲勞的問題，可靠性很高。

只有當(dāng)光照射pn結(jié)時(shí)才能使耗盡層內(nèi)產(chǎn)生載流子(電子-空穴對(duì))，載流子被結(jié)內(nèi)電場(chǎng)加速形成光電流。利用該原理制成的光電二極管稱為耗盡層光電二極管。耗盡層光電二極管有pin層、pn層、金屬-半導(dǎo)體型、異質(zhì)型等CCD(Charge Coupled Device)即電荷耦合器件，通過輸入面上光電信號(hào)逐點(diǎn)的轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存和傳輸，在其輸出端產(chǎn)生一時(shí)序信號(hào)。隨著科技的進(jìn)步，CCD技術(shù)日臻完善，已廣泛用于安全防范、電視、工業(yè)、通信、遠(yuǎn)程教育、可視網(wǎng)絡(luò)1電話等領(lǐng)域。當(dāng)光信號(hào)強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，陰極發(fā)射的光電子數(shù)目相應(yīng)變化，由于各倍增極的倍增因子基本上保持常數(shù)，所以陽(yáng)極電流亦隨光信號(hào)的變化而變化，此即光電倍增管的簡(jiǎn)單工作過程。