在发射电子之前，光的波长必须小于某一特定临界值(等于大于某一特定临界值的光的频率)。临界值是截止频率和截止波长。从E≥W，如果入射光子的能量h大于功函数W，一些光电子在离开金属表面后仍有能量残留，这意味着一些光电子具有一定的动能。由于不同的电子需要不同的功才能与给定的金属分离，它们在吸收光子能量和逃离金属主图1之后有不同的能量。

 

　　由于功函数W是从金属中除去电子所必须做的最小功，如果用E来表示具有最大动能的光电子的动能，则存在以下关系式E=hn-W(其中h表示普朗克常数，N表示入射光的频率)，这通常称为爱因斯坦光电效应方程。

 

　　当光在离表面非常近的PN结处辐射时，如果光的能量足够大，并且光子的能量大于带隙，电子就可以从价带转移到半导体材料的传导带。能带可以变成自由电子，价带可以变成自由空穴。在PN结内部电场的作用下，这些电子和空穴对被推出N区，使N区为负，P区为正。这样，N区和P区之间就有了潜在的差别，因此在PN结的两侧产生了光电电势。

 

　　光阻的原理是基于光电导的影响：当没有光时，光敏电阻具有很高的电阻值。当有光时，当光子的能量大于材料的带隙时，价带中的电子吸收光子的能量。在向导带过渡后，电子空穴成对激发可以导电，减小电阻值。光停止后，自由电子和空穴结合，电导率降低，电阻恢复到原来的值。

 

　　由于光电效应仅限于辐照表面的薄层，所以半导体材料通常被制成薄膜，并给予足够的电阻。电电平是梳状的，使得光敏电阻电极和载流子通过电极的距离缩短了一段时间。而且材料载体的寿命相对较长，因此它具有较高的内增益以获得高灵敏度。光电传感器将非电信号转换为要测量的电信号。