1839年，法国科学家A.E.贝克勒尔（A.E.Becquerel）发现，当光线落在浸没于电介液中的两个金属电极上，它们之间就产生电势，后来称这种现象为光生伏打效应。1873年，英国物理学家W.史密斯（W.Smith）和Ch.梅伊发现硒的光电导效应。1887年，德国物理学家H.R.赫兹（H.R.Hertz，1857～1894）发现外光电效应。基于外光电效应的光电管和光电倍增管属真空电子管或离子管器件，曾在20世纪50～60年代广泛应用。半导体光敏元件在60年代以后随着半导体技术的发展而快速发展。在此期间各种光电材料都得到全面研究和广泛应用，结构有单晶和多晶薄膜的，也有非晶的，成分有元素半导体和化合物半导体，也有多元混晶的。其中最重要的两种是硅和碲镉汞。硅的原料丰富，工艺成熟，是制造从近红外到紫外波段光电器件的优良材料。碲镉汞是碲化汞和碲化镉的混晶，是优良的红外光敏材料。通过对光电效应和器件原理的研究已发展了多种光电器件（如光敏电阻、光电二极管、光电三极管、场效应光电管、雪崩光电二极管、电荷耦合器件等），适用于不同的场合。光电式传感器的制造工艺也随薄膜工艺、平面工艺和大规模集成电路技术的发展而达到很高的水平，并使产品的成本大为降低。被称为新一代摄像器件的聚焦平面集成光敏阵列正在取代传统的扫描摄像系统。

先将被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电转换元件变换成电信号。光电式传感器原理如图所示。

光电式传感器原理图

图中y₁和y₂分别为辐射源的光信号和光电转换元件接受的光信号，被测量为x₁或x₂，输出为电流I。

按光电转换原理分类：①光电导效应的光电式传感器。光照引起半导体电导率增大的现象称为光电导效应。典型器件有硫化镉（CdS）光敏元件、小型摄像管等。②光电效应的光电式传感器。光照射到某些物质上，使该物质的电特性发生变化的一种物理现象，可分为外光电效应和内光电效应两类。典型器件有硅光电二极管，电荷耦合元件（CCD）图像传感器等。③光电发射效应的光电式传感器。典型器件有光电管和光电倍增管。④热释电效应的光电式传感器。典型器件有热释电效应红外线传感器。

光照特性。当光敏元件上加一定的电压时光电流I与光敏元件上光照度E之间的对应关系，称为光照特性，一般可以表示为I=F(E)。

光谱特性。当处于工作状态的光敏元件受到单色光照射时产生一定的输出信号，如果入射光的功率相同，其输出信号（如光电流）会随入射光波长的变化而变化。光电流（通常以响应峰值的百分数或相对灵敏度表示）与入射波长的对应关系I=F(λ)称为光谱特性。

伏安特性。在一定照度下，光电流I与光敏元件两端的电压U的对应关系，即I=F(U)。

频率特性。在相同工作电压以及相同幅值的光照下，当入射光以不同频率的正弦频率调制时，光敏元件输出的光电流I和灵敏度S会随调制频率f变化，它们的关系I=F₁(f)或I=F₂(f)被称为频率特性。

温度特性。环境温度变化以后光敏元件的光学和电学性质也将随之变化的特性。

光电流和暗电流。光敏元件两端施加一定的偏置电压后，在某种光源的特定照度下的输出电流I_ph称为光电流。如果处于全暗状态，这时的电流I_d被称为暗电流。

光电测量方法灵活多样，可测参数多，一般情况下具有非接触、高精度、高分辨力、高可靠性和反应快等优点。随着激光光源、光栅、光学码盘、CCD器件、光导纤维的相继出现和成功应用，光电式传感器在检测和控制领域应用日趋广泛，已扩大到纺织、造纸、印刷、医疗、环境保护等领域。在红外探测、辐射测量、光纤通信、自动控制等传统应用领域的研究也有新发展。