由于光电管没有电子倍增功能，只适于非弱光条件下工作，所以多用在精密光度学和色度学测量（如比色计、印刷机的色彩分解和公害测定），也可用于计数、自动控制、周界报警等领域。双平面光电管具有高反应速度、大电流输出特性，专用于超高速激光脉冲测定。但是，光电管应用的领域几乎都被半导体光敏二极管所代替。

1929年，L.R.科勒首先研制成银-氧-铯光电阴极，从此出现了光电管。光电管具有纳秒级的快速响应时间。光电管由管壳内的光电阴极和阳极构成（图1）。它分为反应速度快的真空型和灵敏度高的充气型两类，按受照方式又可分为端窗式和侧窗式。阳极相对阴极为正电位。光入射到光电阴极并满足条件时，光电阴极就发射光电子，在电场作用下到达阳极，形成光电流。为入射光子能量，和分别为光电阴极材料的禁带宽度和电子亲和势。

图1 光电管结构示意图

光电阴极材料和入射窗材料决定光电管的光谱响应特性，图2是透射式光电阴极的光谱响应曲线。光电管的基本参数为：辐射灵敏度（），在给定波长下光电阴极的光电流与入射辐射功率之比；量子效率（），在给定波长下光电阴极发射的光电子数与入射光子数之比（%）。还有其脉冲时间特性，包括脉冲上升时间、响应宽度、电子渡越时间和渡越时间分散等参数。

图2 透射式光电阴极光谱响应曲线

在给定波长下，量子效率与辐射灵敏度的关系为，为波长（纳米）。在可见光范围定义的流明灵敏度是钨丝灯在2856开尔文色温下，每入射到光电阴极的单位光通量所产生的光电流（微安/流）。