Все фотоприёмники базирутся на внешнем и внутреннем фотоэффекте. Внешний возникает при поглощении валентным электроном энергии
. В этом случае электрон получает кинетическую энергию, достаточную для его перевода во внешнюю среду. Большинство приборов используют внутренний фотоэффект. Этот эффект реализовывается при условии, что валентный электрон поглощает энергию, величина которой недостаточна для перевода его во внешнюю среду. Реализуя внутренний фотоэффект в объёме кристаллаформмирется два случая:
1. Энергия фотона равна энергии, связывающей валентный электрон с атомом
. Это значит, что электрон вышел за пределы потенциального поля атома и, по сути, является свободным, но при наличии теплового движения электрон вновь попадает в потенциальное поле, которое захватывает их, делая атом опять нейтральным или тепловое движение выбрасывает его за пределы иона. Последний вариант маловероятен из-за высокой частоты колебаний теплового поля, которое не даёт возможность далеко уйти за пределы потенциального поля. При образовании движения частиц теплового поля, оно закидывает его в область захвата поля положительного иона.
2.
. Это означает, что Свободные электроны получают кинетическую энергию, выбрасывающую его за пределы действия потенциального поля положительного иона. Это приводит к образованию свободных электронов в кристалле и означает увеличение проводимости на величину свободных электронов. В отсутствии внешнего поля, свободные электроны совершают тепловое движение, но при подаче внешенго напряжения на кристалл, свободные электроны, не прекращая движения, начинают дрейфовать против поля.