半導體材料的光電效應是指如下情況：光照射到半導體的P-N結上，若光子能量足夠大，則半導體材料中價帶的電子吸收光子的能量，從價帶越過禁帶到達導帶，在導帶中出現光電子，在價帶中出現光空穴，即光電子．空穴對，它們總起來又稱作光生載流子．
    光生載流子在外加負偏壓和內建電場的作用下，在外電路中出現光電流，如圖3-38(a)所示．從而在電阻R上有信號電壓輸出．這樣，就實現了輸出電壓跟隨輸入光信號變化的光電轉換作用．所謂負偏壓是指P接負，N接正。
    圖3-38（b）是P-N結及其附近的能帶分布圖。要注意的是能帶的高、低是以電子（負荷）的電位能為根據的，電位越負能帶越高．
    由圖可見，外加負偏壓產生的電場方向與內建電場方向一致，有利于耗盡層的加寬（耗盡層寬的優點，將在后面介紹）．由前面的討論還可看出：
    由于光子的能量為hf，半導體光電材料的禁帶寬度為Eg，那么，當光照射在某種材料制成的半導體光電二極管上時，若有光電子-空穴對產生，顯然，必須滿足如下關系，即
                                    hf≥Eg
    或寫為     由于故，將f換為波長，則     這就是說，只有波長λ<λc的入射光，才能使這種材料產生光生載流子，故λc稱為截止波長；對應的頻率稱為截止頻率fc． 圖3 -38半導體材料的光電效應     還應指出，若仔細來說，上面討論的光電效應，在P-N結區實際存在兩個過程：一是光子被材料吸收，產生光電子-空穴對；另一則是所產生的光電子．空穴對又可能被復合掉．