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光電二極管常用作光探測器。這種裝置包含一個p-n結，并且通常在n和p層中間有一層本征層。具有本征層的裝置稱為PIN型光電二極管。耗盡層或者本征層吸收光后產(chǎn)生電子-空穴對，它們對光電流有貢獻。在很大的功率范圍內(nèi)，光電流都是與吸收光強嚴格成正比的。
光電二極管可以在下面兩個不同的模式下工作：
光伏模式：類似于太陽能電池，可以測量受光輻照的光電二極管產(chǎn)生的電壓。但是，電壓與光功率之間的關系是非線性的，并且動態(tài)范圍比較小。而且也不能達到峰值速度。
光電導模式：這時二極管上施加反向電壓（即，在該方向的電壓下如果不存在入射光的情況下二極管是不導電的），然后測量得到的光電流。光電流對光功率的依賴關系是非常線性的，其大小比光功率大六個數(shù)量級或者更多，例如，對于有源區(qū)為幾個mm2的硅p-i-n光電二極管來說后者從幾納瓦到幾十毫瓦。反向電壓的大小對光電流幾乎無影響，對暗電流（沒有光時）的影響也很弱，但是電壓越高，相應越快，并且裝置加熱也越快。
常見的放大器（也稱為互阻抗放大器）通常用于光電二極管的預放大。這種放大器保持電壓為常數(shù)，這樣光電二極管就工作在光電導模式。并且目前的放大器通常具有很好的噪聲性質(zhì)，并且與采用一個電阻器和電壓放大器組成的簡單回路相比，放大器的靈敏度與帶寬之間可以更好的實現(xiàn)平衡。一些商用放大器裝置采用了很多不同的靈敏度設置使實驗室中測量功率非常靈活，因此可以得到很大的動態(tài)范圍，低噪聲，有的具有內(nèi)置顯示器，可調(diào)節(jié)的偏置電壓和信號偏移，可調(diào)諧的濾波器等。
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