光怎样变成电流
光电二极管，英文 photodiode，是利用半导体结把入射光转换为电信号的器件，常见形式包括PN结和PIN结构。这里的光电转换主要发生在半导体内部，并非把电子从材料表面打到真空中的外光电效应。
以硅光电二极管为例，材料吸收能量足够的光子后，可以产生电子与空穴。耗尽区内的电场使两类载流子向不同方向运动；在邻近区域产生的载流子，也可能扩散到耗尽区后被收集。接上外部电路，收集到的电荷便形成光电流。在规定波长及线性工作范围内，光电流随入射光功率增加，但材料、窗口和结构决定哪些波长能有效响应。
零偏置与反向偏置
光伏模式不对二极管施加外部反向偏压。它可以产生开路电压，也可由读出电路把端电压维持在接近零的位置来测量光电流。零偏置有利于减少与反向漏电有关的影响，适合许多精密、低频测量，但不表示整个测量系统没有噪声。
光导模式则施加反向偏压，通常扩大耗尽区、降低结电容，并有利于提高响应速度；代价之一是暗电流增加。所谓暗电流，是没有入射光时仍存在的电流。偏压不能无限提高，也不能把普通PIN器件与雪崩光电二极管混为一谈：后者专门利用碰撞电离取得内部增益，工作机制和噪声要求有所不同。
响应度与读出电路
响应度常以安培每瓦表示，说明特定波长的入射光功率能产生多大光电流。例如某波长处响应度为每瓦0.5安培，在线性范围内，一微瓦光功率对应约0.5微安光电流。这只是条件明确的换算；换一种光谱，不能照搬同一个系数。照度测量还需要考虑人眼的光谱敏感性，裸二极管的电流不会天然成为勒克斯读数。
光电流往往很小，常用跨阻放大器把它转换成电压。运算放大器的负反馈让反馈电阻中的电流与光电流相配合，形成便于后续采集的输出。增大反馈电阻可以提高电流到电压的转换比例，但也需考虑噪声、带宽和饱和，不能把放大后的大电压误当作探测到了更多光子。
速度、噪声与相邻器件
响应速度受载流子扩散和渡越时间、结电容及外部负载共同影响。面积增大通常能接收更多光，也可能增加电容。微弱光检测的下限还受光电流与暗电流的散粒噪声、热噪声和放大器噪声限制，必须把探测器与读出电路作为整体评估，而非只看灵敏度或最快响应时间。
光敏电阻主要表现为电导随光照变化，不能直接套用光电二极管的电流源模型。LED主要为发光而设计，某些LED也能作为光探测器，但其光谱、速度和标定不等同于专用光电二极管。光强测量、位置检测与调制光接收虽可使用同类器件，所需的光谱范围、速度和噪声性能仍可能很不相同。