Photodetektoren sind Geräte, die elektromagnetische Energie, typischerweise Licht, erfassen können, die Photonenpartikel enthalten, die eine Art elektromagnetischer Energie sind. Obwohl es viele Arten gibt, sind die häufigsten mechanischen, biologischen und chemischen. Fotodetektoren können auch als Thermometer verwendet werden – um Strahlung zu messen, Spannung zu erzeugen, einen vorhandenen Strom zu verstärken und Bilder aufzunehmen. Pflanzen verwenden sogar eine Form der Photoerkennung, um ihr Wachstum zu steuern, da ihre Zellen auf das Licht reagieren und darauf zu wachsen. Ob natürlich oder künstlich, alle Photodetektoren haben ein gemeinsames Prinzip: eine Reaktion, die durch die Anwesenheit von Licht ausgelöst wird.
Ein Beispiel für einen solchen mechanischen Sensor wäre ein Lasersicherheitssystem, das das Vorhandensein von Laserlicht und dessen Unterbrechung erkennt, um Einbrüche zu erkennen und einen Alarm auszulösen. Der bekannteste biologische Sensor ist das Auge, das Licht erkennt und darauf reagiert, um optische Signale zu interpretieren, die es dann als Bild an das Gehirn sendet. Fotofilm ist eine der einfachsten Formen chemischer Sensoren – er verwendet Licht, um ein Bild auf seine Oberfläche zu drucken. Fotografen entwickeln ihren Film in Dunkelkammern, um ihn nicht zu ruinieren, falls der Film chemisch auf das Licht reagiert.
Mit einem breiten Anwendungsspektrum tauchen Fotodetektoren überall auf, von Teilchendetektorteleskopen über den Large Hadron Collider bis hin zu UV-empfindlichen Sonnenbrillen. Die meisten Fotodetektoren sind so kalibriert, dass sie Licht und Strahlung in einem sehr spezifischen Spektrum erkennen, das von Ultraviolett bis Infrarot reicht. Infrarotgeräte wie Wärmesensoren und Fernsehfernbedienungen verwenden Licht im Infrarotspektrum, um ein Signal zu übertragen, das von einem Detektor erfasst und interpretiert wird. Wenn auf einer Fernsehfernbedienung eine Taste gedrückt wird, sendet die Fernbedienung ein Infrarotsignal auf einer für das menschliche Auge unsichtbaren Wellenlänge aus. Der Fernseher fängt das Signal ab und interpretiert es als Befehl, die Lautstärke zu verringern, den Kanal zu wechseln oder das Gerät ein- oder auszuschalten.
Photodetektoren können je nach Einsatzzweck eine Vielzahl weiterer Funktionen haben. Halbleiter und halbleitende Schaltungen verwenden beispielsweise Fotodetektoren, um einen elektrischen Strom zu leiten, indem Licht in Elektrizität umgewandelt wird. Wenn der Halbleiter Licht in seinem Zielspektrum ausgesetzt wird, absorbiert das Halbleitermaterial Photonen, die auf Elektronen einwirken, um Elektron-Loch-Paare zu trennen und Elektronen in einem angeregten Zustand zu erzeugen. Dieses Ergebnis ermöglicht es den Elektronen, sich als leitfähiges Medium frei zu bewegen, was einen Photostrom erzeugt. Diese leitfähige Wirkung macht Halbleiter zu einer wichtigen Basiskomponente praktisch aller modernen Elektronik.