Los fotodetectores son dispositivos capaces de detectar energía electromagnética, generalmente luz, que contiene partículas de fotones que son un tipo de energía electromagnética. Aunque existen muchos tipos, los más comunes son mecánicos, biológicos, químicos. Los fotodetectores también se pueden utilizar como termómetros: para medir la radiación, generar voltaje, amplificar una corriente existente y registrar imágenes. Las plantas incluso utilizan una forma de fotodetección para guiar su crecimiento, ya que sus células reaccionan a la luz y crecen hacia ella. Ya sean naturales o artificiales, todos los fotodetectores comparten un principio común: una reacción provocada por la presencia de luz.
Un ejemplo de un sensor mecánico de este tipo sería un sistema de seguridad láser que detecta la presencia de luz láser y su interrupción, para determinar intrusiones y activar una alarma. El sensor biológico más conocido es el ojo, que detecta y reacciona a la luz para interpretar señales ópticas, que luego envía al cerebro como una imagen. La película fotográfica es una de las formas más simples de sensores químicos: utiliza luz para imprimir una imagen en su superficie. Los fotógrafos revelan su película en cuartos oscuros para evitar arruinarla, en caso de que la película tenga una reacción química a la luz.
Con una amplia gama de usos, los fotodetectores aparecen en todas partes, desde telescopios detectores de partículas hasta el Gran Colisionador de Hadrones y gafas de sol sensibles a los rayos UV. La mayoría de los fotodetectores están calibrados para detectar luz y radiación en un espectro muy específico, que va desde el ultravioleta al infrarrojo. Los dispositivos infrarrojos, como los sensores de calor y los controles remotos de televisión, utilizan luz en el espectro infrarrojo para transmitir una señal, que es capturada e interpretada por un detector. Cuando se presiona un botón en el control remoto de un televisor, el control remoto emite una señal infrarroja en una longitud de onda invisible para el ojo humano. El televisor intercepta e interpreta la señal como un comando para bajar el volumen, cambiar de canal o encender o apagar.
Dependiendo de su propósito, los fotodetectores pueden tener una variedad de otras funciones. Por ejemplo, los semiconductores y los circuitos semiconductores utilizan fotodetectores para conducir una corriente eléctrica al convertir la luz en electricidad. Cuando el semiconductor se expone a la luz en su espectro objetivo, el material semiconductor absorbe fotones que actúan sobre los electrones para separar pares de electrones y huecos y crear electrones en un estado excitado. Este resultado permite que los electrones viajen libremente como un medio conductor, lo que crea una fotocorriente. Esta acción conductora convierte a los semiconductores en un componente básico clave de prácticamente toda la electrónica moderna.