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PN结光生伏特效应光照射到距表面很近的半导体PN结时，结及附近的半导体吸收光能。若光子能量大于禁带宽度，则价带电子跃迁到导带，成为自由电子，而价带则相应成为自由空穴。这些电子空穴对在PN结内部电场的作用下，电子移向N区外侧，空穴移向P区外侧，结果P区带正电，N区带负电，形成光电动势。PN结光生电流与人射光照度成正比，光生伏特与照度对数成正比。由于光生电子、空穴在扩散过程中会分别与半导体空穴、电子复合，因此载流子的寿命与扩散长度有关。只有使PN结距表面的厚度小于扩散长度，才能形成光电流产生光生伏特。在工程上，利用改变PN结距表面厚度的大小的方法，可以调整基于PN结光生伏特效应的光电器件的频率响应特性、光电流和光生电势大小。
调制的LED改进了光电传感器的设计，增大了检测距离，扩展了光束的角度，人们逐渐接受了这种易于对准的光束。到1980年，非调制的光电传感器逐步就退出了历史舞台。红外光LED是效率高的光束，同时也是在光谱上与光电三管匹配的光束。但是有些传感器需要用来区分颜(如标检测)，这就需要用可见光源。在早期，标传感器使用白炽灯做光源，使用光电池接收器，直到后来发明了的可见光LED。现在，多数的标传感器都是使用经调制的各种颜的可见光LED发射器。经调制的传感器往往牺牲了响应速度以获取更长的检测距离，这是因为检测距离是一个重要的参数。未经调制的传感器可以用来检测小的物体或动作快的物体，这些场合要求的响应速度都快。但是，现在高速的调制传感器也可以提供快的响应速度，能满足大多数的检测应用。
自动驾驶技术的兴起，也进一步推动了MEMS传感器进入汽车领域。自动驾驶汽车需要大量的传感器进行感知定位，其中自动驾驶系统中的传感器主要包括摄像头、红外传感器、毫米波雷达、中短距离毫米波雷达、长距离毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达等。在工业生产领域，传感器应用广泛，工业生产各个环节都需要传感器进行监测，并把数据反馈给控制中心，以便对出现异常节点进行及时干预，工业生产正常进行。在工业机器人中，主要应用的传感器有位置传感器、接近传感器、速度传感器、力觉传感器、触觉传感器、视觉传感器、气压传感器等。