光電傳感器的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)，即光會(huì)改變半導(dǎo)體材料的許多電特性。光電效應(yīng)通常分為兩類，即外部光電效應(yīng)和內(nèi)部光電效應(yīng)。外部光電效應(yīng)是指物質(zhì)吸收光子并激發(fā)自由電子的行為。當(dāng)金屬表面被特定的光照射時(shí)，金屬將吸收光子并發(fā)射電子，這被稱為光電子。

在發(fā)射電子之前，光的波長(zhǎng)必須小于特定的臨界值（等于大于特定臨界值的光的頻率）。臨界值是截止頻率和截止波長(zhǎng)。從E=hn-W，如果入射光子的能量hn大于功函數(shù)W，則某些光電子在離開(kāi)金屬表面后仍有能量殘留，這意味著某些光電子具有一定的動(dòng)能。由于不同的電子需要不同的功才能與給定的金屬分離，因此在吸收光子的能量并從金屬逸出后，它們具有不同的動(dòng)能。

由于功函數(shù)W是從金屬中去除電子所必須完成的最小功，因此如果使用E來(lái)代表具有最大動(dòng)能的光電子的動(dòng)能，則存在以下關(guān)系式E=hn  -W（其中h表示普朗克常數(shù)，N表示入射光的頻率），這種關(guān)系通常稱為愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程。

當(dāng)在非?？拷砻娴腜N結(jié)處輻射光時(shí)，如果光的能量足夠大且光子的能量大于禁帶，在半導(dǎo)體材料中，電子可以從價(jià)帶傳遞到導(dǎo)帶。能帶成為自由電子，價(jià)帶成為自由空穴。在PN結(jié)的內(nèi)部電場(chǎng)的作用下，這些電子和空穴對(duì)被推出N區(qū)域，這使N區(qū)域帶負(fù)電，P區(qū)域帶正電。這樣，在區(qū)域N和區(qū)域P之間存在電勢(shì)差，因此在PN結(jié)的兩側(cè)產(chǎn)生光電動(dòng)勢(shì)。

光敏電阻的原理基于光導(dǎo)性的影響：沒(méi)有光時(shí)，光敏電阻具有很高的電阻值。當(dāng)有光時(shí)，當(dāng)光子的能量大于材料的禁帶時(shí)，價(jià)帶中的電子會(huì)吸收光子的能量。過(guò)渡到導(dǎo)帶，激發(fā)成對(duì)的電子空穴可以導(dǎo)電，并降低電阻值；光停止后，自由電子和空穴復(fù)合，電導(dǎo)率降低，電阻恢復(fù)到原始值。

由于光電效應(yīng)限于照射表面上的薄層，因此通常將半導(dǎo)體材料制成薄膜并賦予足夠的電阻。電水平是梳狀的，使得光敏電阻電極之間的距離短，并且載流子通過(guò)電極的時(shí)間更短。并且材料載體的壽命相對(duì)較長(zhǎng)，因此具有很高的內(nèi)部增益，以獲得高靈敏度。光電傳感器將非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為要測(cè)量的電信號(hào)。通常，它包括三個(gè)部分。