Ο φωτοηλεκτρικός αισθητήρας είναι μια συσκευή που μετατρέπει τα οπτικά σήματα σε ηλεκτρικά σήματα. Η αρχή λειτουργίας του βασίζεται στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο αναφέρεται στο φαινόμενο κατά το οποίο, όταν το φως προσπίπτει σε ορισμένα υλικά, τα ηλεκτρόνια μέσα στο υλικό απορροφούν την ενέργεια των φωτονίων, με αποτέλεσμα τα αντίστοιχα ηλεκτρικά φαινόμενα. Με βάση την ειδική φύση αυτών των φαινομένων, το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο κατηγοριοποιείται σε τρεις τύπους: το εξωτερικό φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, το εσωτερικό φωτοηλεκτρικό φαινόμενο και το φωτοβολταϊκό φαινόμενο. Οι φωτοηλεκτρικές συσκευές περιλαμβάνουν φωτοκύτταρα, σωλήνες φωτοπολλαπλασιαστή, φωτοαντιστάσεις, φωτοδίοδοι, φωτοτρανζίστορ και ηλιακά κύτταρα. Η απόδοση και οι χαρακτηριστικές καμπύλες αυτών των φωτοηλεκτρικών συσκευών αναλύονται εδώ.
Ένας φωτοηλεκτρικός αισθητήρας αποτελείται συνήθως από δύο κύρια μέρη: μια διαδρομή επεξεργασίας και ένα αισθητήριο στοιχείο. Η θεμελιώδης αρχή του έχει τις ρίζες του στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο: μετατρέπει τις αλλαγές στη μετρούμενη μεταβλητή σε αλλαγές σε ένα οπτικό σήμα και, στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας φωτοηλεκτρικά στοιχεία, μετατρέπει περαιτέρω αυτό το μη-ηλεκτρικό σήμα σε ηλεκτρικό σήμα. Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο μπορεί να απεικονιστεί ως μια ροή φωτονίων-το καθένα μεταφέρει μια συγκεκριμένη ποσότητα ενέργειας-που βομβαρδίζει ένα αντικείμενο. Σε αυτή τη διαδικασία, η ενέργεια των φωτονίων μεταφέρεται στα ηλεκτρόνια. Συγκεκριμένα, ολόκληρη η ενέργεια ενός φωτονίου απορροφάται από ένα μόνο ηλεκτρόνιο σε ένα μόνο συμβάν. Με τη λήψη αυτής της μεταφερόμενης ενέργειας, το ηλεκτρόνιο υφίσταται μια αλλαγή στην κατάσταση, προκαλώντας έτσι ένα αντίστοιχο ηλεκτρικό αποτέλεσμα μέσα στο αντικείμενο που φωτίζεται από το φως. Γενικά, το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο ταξινομείται σε τρεις κατηγορίες: (1) Το φαινόμενο στο οποίο το φως προκαλεί την εκπομπή ηλεκτρονίων από την επιφάνεια ενός αντικειμένου ονομάζεται *εξωτερικό φωτοηλεκτρικό φαινόμενο* (π.χ. σε φωτοκύτταρα και σωλήνες φωτοπολλαπλασιαστή). (2) Το φαινόμενο στο οποίο το φως προκαλεί αλλαγή στην ειδική αντίσταση ενός αντικειμένου ονομάζεται *εσωτερικό φωτοηλεκτρικό φαινόμενο* (π.χ. σε φωτοαντιστάσεις και φωτοτρανζίστορ). και (3) Το φαινόμενο στο οποίο το φως δημιουργεί μια ηλεκτροκινητική δύναμη (τάση) σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση μέσα σε ένα αντικείμενο ονομάζεται *φωτοβολταϊκό φαινόμενο* (π.χ. σε ηλιακά κύτταρα).
Οι μέθοδοι φωτοηλεκτρικής ανίχνευσης προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα, όπως η υψηλή ακρίβεια, οι γρήγοροι χρόνοι απόκρισης και η λειτουργία χωρίς{0}}επαφή. Επιπλέον, είναι σε θέση να μετρήσουν μια μεγάλη ποικιλία παραμέτρων και οι ίδιοι οι αισθητήρες διαθέτουν απλές δομές και εξαιρετικά ευέλικτες, ποικίλες διαμορφώσεις. Κατά συνέπεια, οι φωτοηλεκτρικοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται εκτενώς σε διάφορες εφαρμογές ανίχνευσης και ελέγχου.
Οι φωτοηλεκτρικοί αισθητήρες χρησιμεύουν ως τα βασικά στοιχεία για την επίτευξη φωτοηλεκτρικής μετατροπής σε διάφορα συστήματα φωτοηλεκτρικής ανίχνευσης. είναι οι συσκευές που είναι υπεύθυνες για τη μετατροπή των οπτικών σημάτων-συμπεριλαμβανομένου του ορατού φωτός και του υπεριώδους φωτός λέιζερ-σε ηλεκτρικά σήματα.
Ένας φωτοηλεκτρικός αισθητήρας είναι, εξ ορισμού, ένας αισθητήρας που χρησιμοποιεί μια φωτοηλεκτρική συσκευή ως κύριο στοιχείο ανίχνευσης ή μετατροπής. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση μη-ηλεκτρικών φυσικών μεγεθών που προκαλούν άμεσα αλλαγές στα επίπεδα φωτός-όπως η ένταση του φωτός, η φωτεινότητα, η ραδιομετρική θερμοκρασία και η σύνθεση αερίου-καθώς και άλλα μη-ηλεκτρικά μεγέθη που μπορούν να μετατραπούν σε διακυμάνσεις φωτός, συμπεριλαμβανομένης της διαφοράς θέσης, διάμετρος θέσης, διάμετρος θέσης, διάμετρος της επιφάνειας, περιεκτικότητα σε διάμετρο την επιτάχυνση και την αναγνώριση σχημάτων αντικειμένων και λειτουργικών καταστάσεων. Οι φωτοηλεκτρικοί αισθητήρες, που χαρακτηρίζονται από τη-λειτουργία χωρίς επαφή, την ταχεία απόκριση και την αξιόπιστη απόδοσή τους, έχουν βρει ευρεία εφαρμογή σε συστήματα βιομηχανικού αυτοματισμού και ρομποτικής. Συνεχίζουν να εμφανίζονται νέες φωτοηλεκτρικές συσκευές. Συγκεκριμένα, η εμφάνιση των αισθητήρων εικόνας CCD άνοιξε ένα νέο κεφάλαιο στην περαιτέρω εφαρμογή της τεχνολογίας φωτοηλεκτρικής ανίχνευσης.