Změny elektrických vlastností (např. změna odporu), které vznikají osvětlením látek, se souborně nazývají jevy fotoelektrické. Rozlišujeme vnější fotoelektrický jev, při němž se následkem ozáření z látky uvolňují elektrony obsažené v povrchové vrstvě; a vnitřní fotoelektrický jev, který spočívá jednak v tom, že elektrony vázané na atomy uvnitř polovodiče se uvolňují působením světla a stávají se volnými nosiči proudu, a jednak v tom, že na rozhraní osvětlených vzájemně se dotýkajících polovodičích vzniká elektrické napětí.
Uvedené fotoelektrické jevy se používaly a některé se ještě hojně používají v technické praxi. Na principu vnějšího fotoelektrického jevu byly konstruovány především fotonky a fotoelektrické násobiče elektronů. Množství vysílaných elektronů z povrchu kovu je při vnějším fotoefektu velmi přesně úměrné osvětlení, což mělo zásadní důležitost pro užití ve fotometrii.
Princip fotonky.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Fotonka je skleněná baňka s vysokým vakuem, která je až na vstupní okénko postříbřená. Na stříbře je pak nanesena velmi tenká vrstva alkalického kovu, např. cesia, která tvoří vlastní fotoelektrickou vrstvu fotonky. Tato vrstva je katodou článku a je vodivě spojena s dotykem, vyvedeným na povrch baňky. Uvnitř je drátěná smyčka, která tvoří anodu. Fotonek se dříve hojně využívalo nejen ve fotometrii, ale i k různým zabezpečovacím zařízením. Fotonásobiče elektronů jsou schopny převést i velmi slabý světelný signál v elektrický proud; využívá se jich v jaderné fyzice a při konstrukci velmi citlivých fotometrů.
Fotorezistor.
Zdroj: Převzato z commons.wikimedia.org. Public domain.
V současnosti se v elektrotechnice spíše používá vnitřní fotoelektrický jev. Fotony dopadající na polovodič jsou v něm pohlcovány elektrony. Jestliže je energie fotonů dostatečně velká, může elektron překonat vazebné síly v mřížce polovodiče a stane se volným elektronem. Uvolnění elektronu má za následek vznik díry, takže dochází k zmenšení odporu polovodiče. Tohoto jevu se v praxi využívá ke konstrukci fotorezistorů, fotodiod a fototranzistorů. Fotorezistor se zhotovuje z tepelně zpracovaného sirníku kademnatého (CdS), který se uzavře do pouzdra průhledným okénkem. Pokud není fotorezistor osvětlen, má velký vnitřní odpor (větší než 106 Ω), takže obvodem prochází nepatrný proud. Osvětlením fotorezistoru se jeho vodivost značně zvětší, takže po osvětlení prochází v obvodu silnější elektrický proud. Fotodioda se svou strukturou značně liší od fotorezistoru, i když její použití je podobné. Fotorezistor má stejnorodou strukturu, kdežto fotodioda je tvořena krystalem s oblastmi s opačným typem vodivosti a mezi těmito oblastmi je přechod PN. Dopadá–li na přechod PN světlo, vznikají v polovodiči volné náboje – elektrony a díry, které se pohybují mezi oběma oblastmi polovodiče vlivem napětí, které je mezi nimi. Přitom kladně nabitá oblast s vodivostí typu N přitahuje elektrony, kdežto díry se pohybují k záporně nabité oblasti typu P. Působením tohoto pohybu elektronů a děr se náboje obou oblastí do jisté míry vyrovnávají, takže se na přechodu PN sníží rozdíl potenciálů. To má za následek zmenšení odporu fotodiody v závěrném směru. Fotodiody se používají pro automatické ovládání svítidel, dále jako požární hlásiče apod.
Křemíkové fotodiody tvoří základ fotovoltaických článků, které jsou po osvětlení přímo zdrojem elektrického napětí. Dochází v nich k přímé přeměně energie slunečního světla na elektrickou energii. Současná věda se zabývá možností použití tzv. polovodičových heterostruktur k výrobě levných solárních panelů. Polovodičové heterostruktury objevil ruský fyzik Zhores Alferov.
