Sistem pengukuran dan kawalan optik, direka berdasarkan prinsip yang berbeza-beza di mana fluks bercahaya berinteraksi dengan komponen fotoelektrik, sangat pelbagai. Berdasarkan sifat isyarat keluaran yang dihasilkan oleh komponen fotoelektrik (atau sistem secara keseluruhan), sistem ini boleh dikelaskan secara meluas kepada dua kategori: penderia fotoelektrik analog dan penderia fotoelektrik nadi (atau pensuisan). Penderia fotoelektrik analog menukarkan kuantiti yang diukur kepada arus foto yang sentiasa berubah-ubah, mewujudkan hubungan-tunggal yang unik antara kuantiti yang diukur dan isyarat keluaran. Berdasarkan kaedah yang digunakan untuk mengukur (atau mengesan) objek sasaran, penderia fotoelektrik analog boleh dikategorikan lagi kepada tiga jenis utama: jenis penghantaran (penyerapan), jenis pantulan meresap dan jenis penyekatan cahaya (gangguan pancaran). "Jenis penghantaran" merujuk kepada konfigurasi di mana objek dalam ukuran diletakkan dalam laluan optik; tenaga cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya malar melalui objek-dengan bahagian diserap-sebelum cahaya yang dihantar mengenai komponen fotoelektrik. "Jenis pantulan meresap" melibatkan sumber cahaya malar yang memancarkan cahaya ke objek yang diukur, di mana cahaya dipantulkan secara meresap dari permukaan objek dan seterusnya mengenai komponen fotoelektrik. "Jenis penyekat cahaya-" menerangkan senario di mana fluks bercahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya sebahagiannya terhalang oleh objek dalam pengukuran, dengan itu mengubah jumlah kejadian fluks bercahaya pada komponen fotoelektrik; magnitud perubahan ini secara langsung berkaitan dengan kedudukan objek dalam laluan optik.
Fotodiod adalah jenis sensor optik yang paling biasa. Secara fizikal, fotodiod menyerupai diod piawai. Sekiranya tiada pencahayaan, ia berkelakuan seperti diod konvensional, mempamerkan arus terbalik yang sangat kecil yang dikenali sebagai "arus gelap." Apabila terdedah kepada cahaya, pembawa cas teruja, menghasilkan pasangan lubang-elektron yang dirujuk sebagai "pembawa foto." Di bawah pengaruh medan elektrik luaran, pembawa foto ini mengambil bahagian dalam pengaliran elektrik, menimbulkan arus terbalik yang jauh lebih besar daripada arus gelap; arus yang terhasil ini dipanggil "arus foto." Magnitud arus foto adalah berkadar terus dengan keamatan cahaya kejadian; akibatnya, isyarat elektrik yang berbeza-beza mengikut perubahan dalam keamatan cahaya boleh diperolehi merentasi perintang beban.
Selain memiliki keupayaan untuk menukar isyarat optik kepada isyarat elektrik-fungsi yang dikongsi dengan fotodiod-fototransistor juga menampilkan keupayaan berbeza untuk menguatkan isyarat elektrik ini. Penampilan fizikal fototransistor berbeza sedikit daripada transistor piawai. Biasanya, phototransistor hanya menampilkan dua petunjuk luaran-pemancar dan pengumpul-sementara petunjuk asas dibiarkan tidak bersambung secara dalaman. Selongsong peranti direka dengan tingkap lutsinar untuk membenarkan cahaya masuk. Untuk memaksimumkan penyerapan cahaya, luas permukaan kawasan asas dibuat dengan ketara lebih besar daripada kawasan pemancar; akibatnya, cahaya kejadian diserap terutamanya dalam kawasan asas. Semasa operasi, simpang asas-pengumpul adalah berat sebelah-balikan, manakala simpang asas-pemancar di sebelah hadapan-berat sebelah. Jika tiada cahaya, arus yang mengalir melalui peranti dikenali sebagai "arus gelap" (Iceo=(1 + ) Icbo); arus ini sangat kecil-malah lebih rendah daripada arus bocor yang terdapat dalam transistor standard. Apabila terdedah kepada cahaya, sebilangan besar pasangan lubang elektron-dijana, mengakibatkan peningkatan arus asas (Ib). Arus yang mengalir melalui peranti di bawah keadaan ini dipanggil "arus foto", dengan arus pemancar diberikan oleh Ie=(1 + ) Ib. Oleh itu, adalah jelas bahawa fototransistor mempunyai kepekaan yang lebih tinggi berbanding dengan fotodiod.
Prinsip Operasi
Penderia fotoelektrik mencapai kawalan dengan menukar variasi dalam keamatan cahaya kepada perubahan sepadan dalam isyarat elektrik.
Secara amnya, penderia fotoelektrik terdiri daripada tiga komponen utama: pemancar, penerima dan litar pengesanan.
Pemancar memancarkan pancaran cahaya yang ditujukan ke arah objek sasaran. Pancaran cahaya ini biasanya dijana oleh sumber cahaya semikonduktor-seperti Light-Diod Pemancar (LED), diod laser atau diod pemancar inframerah. Pancaran cahaya mungkin dipancarkan secara berterusan atau dimodulasi melalui variasi lebar-nadi. Pemasangan penerima biasanya terdiri daripada komponen seperti fotodiod, fototransistor atau fotosel. Elemen optik-seperti kanta dan apertur-diletakkan di hadapan penerima untuk mengkondisikan cahaya yang masuk. Terletak di belakang penerima adalah litar pengesan, yang berfungsi untuk menapis isyarat yang berkaitan dan memprosesnya untuk aplikasi praktikal.