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光电效应的实验装置如下图所示。光电管的阳A接高电位，阴K接低电位，则阳和阴之间有一加速电场，电场方向由A指向K。之间的电压由电压表V读出，电压的大小由电位器R给定。图中，G是灵敏电流计。实验指出，当阴没有受到光照射时，电路中几乎没有电流；当阴受到光照射时，电路中就立即有电流出现。光照多久，电流就维持多久；光照停止，电流也就消失。这就说明当光照射时，有电子从光电阴逸出。在加速电场作用下，电子飞向阳，从而在回路中形成光电流。
在投射可视光的类型中，投光光束是眼睛可见的，便于对检测物体的位置进行调整。用光电元件作敏感元件的光电传感器，其种类繁多，用途广泛。按光电传感器的输出量性质可分为两类:把被测量转换成连续变化的光电流而制成的光电测量仪器，可用来测量光的强度以及物体的温度、透光能力、位移及表面状态等物理量。例如:测量光强的照度计，光电高温计，光电比计和浊度计，预防火灾的光电报警器，构成检查被加工零件的直径、长度、椭圆度及表面粗糙度等自动检测装置和仪器，其敏感元件均用光电元件。半导体光电元件不仅在民用工业领域中得到广泛的应用，在军事上更有它重要的。例如用硫化铅光敏电阻可做成红外夜视仪、红外线照相仪及红外线导航系统等；把被测量转换成继续变化的光电流。利用光电元件在受光照或无光照射时“ 有” 或“无”电信号输出的特性制成的各种光电自动装置。光电元件用作开关式光电转换元件。例如电子计算机的光电输入器，开关式温度调节装置及转速测量数字式光电测速仪等。
纯半导体在光线照射下，其禁带中的电子受到能量大于或等于禁带宽度Eg（eV）的光子的激发，由价带越过禁带跃迁到导带，成为自由电子。同时，价带也因此而形成自由空穴。致使纯半导体中导带的电子和价带的空穴浓度增大，半导体电阻率减小。电子和空穴统称为载流子。它们在端电压作用下均可形成光电流。当光照停止后，自由电子被失去电子的原子俘获，电阻又恢复原值。能使价带电子跃迁到导带的光谱范围中，其大的波长λ0（nm）称为截止波长，λ0≈1240/Eg。