Een foto-elektrische sensor is een apparaat dat optische signalen omzet in elektrische signalen. Het werkingsprincipe is gebaseerd op het foto-elektrisch effect. Het foto-elektrisch effect verwijst naar het fenomeen waarbij, wanneer licht op bepaalde materialen valt, de elektronen in het materiaal de energie van de fotonen absorberen, wat resulteert in overeenkomstige elektrische effecten. Op basis van de specifieke aard van deze verschijnselen wordt het foto-elektrische effect onderverdeeld in drie typen: het externe foto-elektrische effect, het interne foto-elektrische effect en het fotovoltaïsche effect. Foto-elektrische apparaten omvatten fotocellen, fotovermenigvuldigingsbuizen, fotoweerstanden, fotodiodes, fototransistors en zonnecellen. De prestaties en karakteristieke curven van deze foto-elektrische apparaten worden hierin geanalyseerd.
Een foto-elektrische sensor bestaat doorgaans uit twee hoofdonderdelen: een verwerkingspad en een sensorelement. Het fundamentele principe ervan is geworteld in het foto-elektrische effect: het zet veranderingen in de gemeten variabele om in veranderingen in een optisch signaal, en zet vervolgens, met behulp van foto-elektrische componenten, dit niet-elektrische signaal verder om in een elektrisch signaal. Het foto-elektrische effect kan worden gevisualiseerd als een stroom fotonen-die elk een specifieke hoeveelheid energie dragen-die een object bombarderen. Bij dit proces wordt de energie van de fotonen overgedragen op de elektronen; specifiek wordt de volledige energie van een enkel foton in één gebeurtenis door een enkel elektron geabsorbeerd. Bij ontvangst van deze overgedragen energie ondergaat het elektron een toestandsverandering, waardoor een overeenkomstig elektrisch effect wordt geïnduceerd in het door het licht verlichte object. Over het algemeen wordt het foto-elektrisch effect in drie categorieën ingedeeld: (1) Het fenomeen waarbij licht ervoor zorgt dat elektronen worden uitgezonden vanaf het oppervlak van een object wordt het *externe foto-elektrische effect* genoemd (bijvoorbeeld in fotocellen en fotovermenigvuldigingsbuizen); (2) Het fenomeen waarbij licht een verandering in de soortelijke weerstand van een object veroorzaakt, wordt het *interne foto-elektrische effect* genoemd (bijvoorbeeld in fotoweerstanden en fototransistors); en (3) Het fenomeen waarbij licht een elektromotorische kracht (spanning) in een specifieke richting binnen een object genereert, wordt het *fotovoltaïsche effect* genoemd (bijvoorbeeld in zonnecellen).
Foto-elektrische detectiemethoden bieden tal van voordelen, waaronder hoge precisie, snelle reactietijden en contactloze werking-. Bovendien zijn ze in staat een grote verscheidenheid aan parameters te meten, en de sensoren zelf hebben eenvoudige structuren en zeer flexibele, diverse configuraties. Bijgevolg worden foto-elektrische sensoren op grote schaal gebruikt in verschillende detectie- en controletoepassingen.
Foto-elektrische sensoren dienen als cruciale componenten voor het bereiken van foto-elektrische conversie binnen verschillende foto-elektrische detectiesystemen; het zijn de apparaten die verantwoordelijk zijn voor het omzetten van optische signalen-waaronder zichtbaar licht en ultraviolet laserlicht-in elektrische signalen.
Een foto-elektrische sensor is per definitie een sensor die een foto-elektrisch apparaat als primair detectie- of conversie-element gebruikt. Het kan worden gebruikt voor het detecteren van niet-elektrische fysieke grootheden die direct veranderingen in lichtniveaus teweegbrengen-zoals lichtintensiteit, verlichtingssterkte, radiometrische temperatuur en gassamenstelling-evenals andere niet-elektrische grootheden die kunnen worden omgezet in variaties in licht, waaronder de diameter van onderdelen, oppervlakteruwheid, spanning, verplaatsing, trillingen, snelheid, versnelling en de herkenning van objectvormen en operationele toestanden. Gekenmerkt door hun contactloze werking, snelle respons en betrouwbare prestaties, hebben foto-elektrische sensoren een wijdverspreide toepassing gevonden in industriële automatiseringssystemen en robotica. Er blijven nieuwe foto-elektrische apparaten opduiken; Met name de komst van CCD-beeldsensoren heeft een nieuw hoofdstuk geopend in de verdere toepassing van foto-elektrische detectietechnologie.