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。