光电效应通常分为外光效应和内光效应。外部光电效应是指在光照下电子逃逸物体表面的外部发射现象，也称为光电发射效应。基于此效应的光电器件包括光电管、光电倍增管等。内光电效应是指光强改变物质导电率的物理现象，称为光电导电效应。光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等大多数光电控制传感器属于内光电效应传感器。 1.外光电效应 光照在光电材料上。如果电子吸收的能量足够大，电子将克服束缚，逃离表面，从而改变光电材料的导电性。这种现象已成为一种外部光电效应。 根据爱因斯坦的光电子效应，光子是运动粒子流，每个光子的能量都是hv(v光波频率，h对于普朗克常数），可以看出不同频率的光子有不同的能量。光波频率越高，光子能量越大。假设光子的所有能量都交给光子，电子能量就会增加，一部分能量被用来克服正离子的束缚，另一部分被转化为电子能量。能量守恒定律： 
式中，m电子质量，v电子逃逸的初始速度，w为逸出功。 从上面可以看出，光电子从阴极表面逃逸的必要条件是hv>w。由于不同的材料有不同的逃逸功能，因此对于每种阴极材料，入射光都有一定的频率限制。当入射光的频率低于此频率限制时，无论光强有多大，都不会产生光电子发射，称为红限。相应的波长为 式中，c为光速，w为逸出功。
2.内光电效应 当光照射到半导体表面时，由于半导体中的电子吸收周围空间的现象被称为外部光电效应。阴极射线管、光电倍增管和摄像管的光阴极可以用这种现象制成。半导体材料的价带与导带之间有一个带间隙，其能量间隔为Eg。一般来说，价带中的电子不会自发地跳到导带上，因此半导体材料的导电性远低于导体。但是，如果价带中的电子以某种方式提供能量，就可以刺激导带，形成载流子，增加导电性。光是一种激励。能量进入射光hν≥Eg（ Eg为带隙间隔)时,价带中的电子就会吸收光子的能量,跃迁到导带,而在价带中留下一个空穴,形成一对可以导电的电子——空穴对。这里的电子没有逃逸形成光电子，但显然有光产生的电效应。因此，这种光电效应是一种内光电效应。从理论和实验结果的分析来看，为了使价带中的电子跳跃到导带，还有一个极限能量进入射光，即Eλ=hν0=Eg,其中ν0是低频限(即极限频率)ν0=Egh)。这种关系也可以用长波限来表示，即λ0=hcEg。入射光的频率大于ν0或波长小于λ0时，电子带间跳跃将发生。当射光能量较小，电子不能从价带跳到导带时，电子吸收光能后可能会在能带内的亚能级结构之间跳跃。 光电器件及其特点 光敏电阻 光敏电阻又称光导管，常用的生产材料有硫化镉、硒、硫化铝、硫化铅、硫化铋等。这些生产材料具有在特定波长的光照下迅速降低电阻值的特点。这是因为光产生的载流子参与导电，在外加电场的作用下漂移，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而迅速降低光敏电阻的电阻值。 光敏二极管 光敏二极管又称光电二极管。光敏二极管在结构上与半导体二极管相似，其管芯具有光敏特性PN结具有单向导电性，因此工作时需要增加反向电压。光敏二极管截止时，饱和反向泄漏电流非常小，即暗电流。饱和反向泄漏电流大大增加，形成光电流，随着射光强度的变化而变化。当光线照射PN结时，可以做到PN结中产生电子一空穴对，增加了少数载流子的密度。这些载流子在反向电压下漂移，增加反向电流。因此，电路中的电流可以来改变电路中的电流。 光敏三极管 光敏三极管类似于普通三极管，也有放大电流的效果，但其集电极电流不仅由基极电路和电流控制，而且由光辐射控制。 通常不引出基极，但引出一些光敏三极管基极，用于温度补偿和附加控制。具有光敏特性的PN 当光辐射形成光电流时，由此产生的光电流从基极进入发射极，从而在集电极电路中放大β双信号电流。由不同材料制成的光敏三极管具有不同的光谱特性，与光敏二极管相比，光电流放大效果大，即灵敏度高。 硅光电池 硅光电池是将光能直接转化为电能的半导体装置。它的结构很简单，核心部分是大面积的PN 结，将透明玻璃外壳的点接触二极管与微安表连接成闭合电路，当二极管的管芯(PN当结)被照亮时，你会看到微安表的表针偏转，显示电路中有电流，这种现象被称为光生伏特效。硅光电池的PN结面积比二极管大PN结大得多，所以光照产生的电势和电流也大得多。 QY-GD01光电特性综合实验台集光、机、电于一体的多功能实验系统。系统覆盖面广，可进行光通信、信息控制、信号源、光探测器等各种设备的原理、特点和性能参数的实验，以及光传输、光传感器应用、光强分析、莫尔条纹计数等一系列光电实验。系统采用自动单色仪连续测量光电器件的光谱特性，实验结果直接显示在计算机上；使用CCD摄像法实现莫尔条纹的自动计数测量；使用CCD采集处理单缝衍射图像后，可实现衍射光强的二维和三维分布显示。该系统采用模块组合，不同的专业可以有不同的菜单。该系统提供了一个开放的电路和光路，为学生更好地理解和掌握原理，正确使用光电设备奠定了基础，使学生能够通过实验学习合理选择传感器，掌握测试的原理和方法。适用于光电信息、电子信息、计量测试等教学实验。 实验项目 1、光电基础实验 2.光电探测器(光敏二极管、光敏三极管、光敏电阻、光电池)特性实验 3.光电开关实验(透射式) 4.红外反射光电开关实验 5、光源及光调制解调实验 6.热释电红外传感器实验 7、PSD位置传感器实验 8.光纤位移温度压力传感器实验 9.光电转速传感器的转速测量 10、莫耳条纹计数测微实验 11单缝衍射光强分析实验 12、LEDLD伏安（V/I）特性，电光转换（P/I）特性实验 13、LEDLD光强空间分布和半值角测量实验 14、LEDLD光谱特性实验 15光电探测器的光谱响应和暗电流试验 16、光电倍增管特性(暗电流、阴极阳极伏安特性)试验实验 17、APD测试雪崩光电二极管特性(反向电压、暗电流、倍增特性) 18、CCD电荷耦合器件应用实验 19光栅位移传感器实验 20.光电指纹传感器实验 光纤传输实验