Bir fotodiyot, fotonları (ışık parçacıkları) elektrik akımına dönüştürme ilkesine dayanarak ışığı algılar. Yeterli enerjiye sahip fotonlar, fotodiyotun yarı iletken malzemesine çarptığında, cihazın tükenme bölgesinde elektron-delik çiftleri oluştururlar. Bu işlem, gelen fotonların enerjisinin yarı iletken kafes içindeki kovalent bağları kırarak serbest elektronlar ve delikler yaratmaya yeterli olması nedeniyle meydana gelir. Tükenme bölgesi içindeki elektrik alanı daha sonra bu yük taşıyıcılarını ayırır ve gelen ışığın yoğunluğuyla orantılı bir foto akımla sonuçlanır. Bu fotoakım, gelen ışığın varlığını, yoğunluğunu ve özelliklerini tespit etmek için güçlendirilebilir ve işlenebilir.
Fotodiyotlar, yarı iletken malzemelerini ve yapılarını optimize ederek ışığı algılamak için özel olarak tasarlanmıştır. Bunlar tipik olarak bir p-n bağlantısı veya bir PIN bağlantısından (p-tipi, içsel, n-tipi) oluşur; burada içsel bölge, fotonların verimli bir şekilde emilmesine izin verir. Malzeme bileşimi, tespit edilecek ışığın dalga boyuna göre seçilerek yüksek kuantum verimliliği (elektron-delik çiftlerine dönüştürülen fotonların oranı) sağlanır. Fotodiyot genellikle dış paraziti en aza indiren ve ışığa duyarlılığı artıran bir paket içinde bulunur. Bazı durumlarda, ışık emilimini en üst düzeye çıkarmak ve belirli dalga boyu aralıklarında performansı artırmak için yansıma önleyici kaplamalar uygulanır.
Bir fotodiyot dedektörünün prensibi, gelen ışığı bir elektrik sinyaline dönüştürme yeteneği etrafında döner. Fotonlar fotodiyotun aktif alanına çarptığında yarı iletken malzeme içinde elektron-delik çiftleri oluştururlar. Fotodiyot boyunca uygulanan ters öngerilim voltajından kaynaklanan yerleşik elektrik alanı, bu yük taşıyıcılarını ilgili elektrotlara doğru hızlandırarak bir fotoakım oluşturur. Bu akım, gelen ışık yoğunluğuyla doğru orantılıdır ve fotodiyotun çeşitli optik sinyaller için hassas bir detektör olarak işlev görmesine olanak tanır.
Bir fotodiyot, ışık fotonlarını elektrik akımına dönüştürerek optik sinyalleri algılar. Örneğin optik iletişim sistemlerinde veri taşıyan optik sinyaller bir fotodiyot tarafından alınır. Gelen ışık, iletilen sinyale uygun olarak fotoakımı modüle eder. Fotodiyotun ışık yoğunluğundaki değişikliklere hızla yanıt verme yeteneği, optik sinyalleri doğru bir şekilde tespit etmesini ve demodüle etmesini, bunları daha fazla işlenebilecek ve elektronik devreler aracılığıyla iletilebilecek elektrik sinyallerine dönüştürmesini sağlar.
Fotodiyotlar, gelen ışığa yanıt olarak üretilen fotoakımı ölçerek ışık yoğunluğunu ölçer. Fotoakımın yoğunluğu gelen ışığın yoğunluğuyla doğru orantılıdır. Tipik olarak fotodiyot, fotoakımı ölçülebilir bir voltaj sinyaline dönüştüren bir akım-voltaj dönüştürücü devresine veya transempedans amplifikatörüne bağlanır. Fotodiyotlar, foto akım ile gelen ışık yoğunluğu arasındaki ilişkiyi kalibre ederek, fotometri, spektroskopi ve optik algılama dahil olmak üzere çok çeşitli uygulamalarda ışık seviyelerini doğru bir şekilde ölçebilir ve ölçebilir.
