光电传感器一般由光源、光路和光电元件组成。测量的变化被转换成光信号的变化，然后通过光电元件进一步转换成电信号。
光电元件是光电传感器重要的组成部分，其核心工作原理是不同类型的光电效应。根据波粒二象性，光是由以光速运动的光子组成的。当一个物体受到光的照射时，其内部的电子在吸收光子的能量后会改变其状态，其电学性质也会发生变化。这种现象称为光电效应。
根据电学性质的不同变化，光电效应可分为以下三种类型：
1） 外部光电效应
电子在光的作用下从物体表面逃逸的现象称为外光电效应。基于外部光电效应的光电元件包括光电池、光电倍增管等。
2） 光电岛效应
有光电管、光电倍增管等。
半导体中的光电跃迁现象称为光电跃迁效应。内部光电效应按其工作原理可分为光导效应和光生伏效应。基于光导效应的光电元件包括光刻胶、光电晶体管等。
3） 上光伏效应
在光的作用下，物体在某一方向上产生电动势，这就是所谓的光电伏效应。基于光电效应的光电元件包括光电池、光敏二极管、三极管等。
例如，在光电池中，当入射光击中阴极时，单个光子将其所有能量转移到阴极材料中的一个自由电子，从而增加了自由电子的能量。当电子所获得的能量大于阴极材料的逸出功时，它能克服金属表面的束缚而逃逸，形成电子发射。这种电子叫做光电子。只有当入射光的频率高于频率时，才会产生光电子。
