光电传感器的物理基础是光电效应，即半导体材料的许多电学性质都会因曝光而改变。光电效应一般分为两类:外部光电效应和内部光电效应。外部光电效应是指物质吸收光子并激发自由电子的行为。当金属表面被特定的光照射时，金属吸收光子并发射电子，发射的电子称为光电子。当光的波长需要小于某一临界值(相当于光的频率高于某一临界值)时，就可以发射电子，这个临界值就是极限频率和极限波长。从E = HN - W开始，如果入射光子的能量HN大于功函数W，则部分光电子在离开金属表面后还有剩余能量，即部分光电子具有动能。由于不同的电子与金属所需的功不同，它们吸收光子的能量，而从金属逃逸后剩余的动能也不同。自功函数的小值是w的功使电子离开金属,如果e是光电子的动能大动能,然后下面的关系e = hn-w (h代表普朗克常数和N代表入射光的频率)。这种关系通常被称为爱因斯坦光电效应方程。
光电开关应用
1. 烟尘浊度监测
防治工业扬尘污染是环境保护的重要任务之一。为了消工业粉尘污染，首先要知道烟尘的排放情况，所以须监控烟尘源的自动显示和超标报警。通过光透过烟道的变化幅度来检测烟灰在烟道中的浊度。如果烟道的浑浊度增大，光源通过烟炱颗粒的吸收和折射而发出的光增大，到达光电探测器的光减小，从而可以反射光电探测器输出信号的强度。
2. 条形码扫描笔
当扫描尖移动到条形码上时，如果遇到黑线，LED的光就会被黑线吸收，光电晶体管就不会接收到反射光，这是高阻抗的，关断了。当遇到白色空间时，LED发出的光被反射到光电晶体管的底部，产生光电流并打开。在扫描整个条形码后，光电晶体管将条形码变形成电脉冲信号。信号放大后形成脉冲序列，再经计算机处理，完成条码信息的识别。
3.产品柜台
产品在传送带上运行时，不断阻断光源到光电传感器的光路，使光电脉冲电路产生电脉冲信号。每当产品被遮蔽时，光电传感器电路就会产生一个脉冲信号。因此，脉冲输出的个数代表产品的个数。脉冲由计数电路计数，由显示电路显示。
4. 光电烟雾报警器
当无烟雾时，LED发出的光以直线传播，光电晶体管不接收信号。没有输出。当有烟雾时，LED发出的光被烟雾粒子折射，使三极管接收到光，产生信号输出，并发出报警信号。
5. 测量速度
电机转轴采用黑白两色。旋转时，反射光和非反射光交替出现。光电传感器间歇地接收光的反射信号，输出不连续的电信号，经放大和整形电路放大。方波信号成型后输出，最后通过电子数显输出电机转速。
6. 光电管在光电检测和自动控制中的应用当光电管作为光电探测器时，其基本原理与光电二极管相同，但其基本结构和制造工艺不同。因为光伏电池在运行过程中不需要施加电压;它具有光电转换效率高、光谱范围宽、频率特性好、噪声低等优点。因此，它被广泛应用于光电阅读器、光电耦合器、光栅测距、激光准直、薄膜音响、紫外线监测和燃气轮机熄火保护装置。
