光照变化引起半导体材料电导变化的现象称光电导效应。当光照射到半导体材料时，材料吸收光子的能量，使非传导态电子变为传导态电子，引起载流子浓度增大，因而导致材料电导率增大。

稳态光电导

本征半导体光电导效应图

    半导体无光照时为暗态，此时材料具有暗电导；有光照时为亮态，此时具有亮电导。如果给半导体材料外加电压，通过的电流有暗电流与亮电流之分。亮电导与暗电导之差称为光电导，亮电流与暗电流之差称为光电流。

暗态下

       G_d=σ_d·A/L,           I_d=G_dU=σ_d·AU/L

亮态下

       G_l=σ_l·A/L,           I_l=G_lU=σ_l·AU/L

亮态与暗态之差

              G_p=G_l - G_d=(σ_l-σ_d）·A/L=Δσ·A/L

              I_p=I_l - I_d=(G_l-G_d）·U=Δσ·AU/L

A：半导体材料横截面面积

L：半导体材料长度

I：电流

U：外加电压

G：电导

σ：电导率

Δσ：光致电导率的变化量

下标d代表暗，l代表亮，p代表光。

光电导弛豫过程

    光电导材料从光照开始到获得稳定的光电流是要经过一定时间的。同样光照停止后光电流也是逐渐消失的。这些现象称为弛豫过程或惰性。

    对光电导体受矩形脉冲光照时，常有上升时间常数τ_r和下降时间常数τ_f来描述弛豫过程的长短。τ_r表示光生载流子浓度从零增长到稳态值63%时所需的时间，τ_f表示从停光前稳态值衰减到37%时所需的时间。

矩形脉冲光照弛豫过程图

    当输入光功率暗正弦规律变化时，光生载流子浓度（对应于输出光电流）与光功率频率变化的关系，是一个低通特性，说明光电导的弛豫特性限制了器件对调制频率高的光功率的响应：

Δn₀：中频时非平衡载流子浓度。

ω：圆频率，ω=2πf。

τ：非平衡载流子平均寿命，在这里称时间常数。

正弦光照弛豫过程图

可见Δn随ω增加而减小，当ω=1/τ时，Δn=Δn₀/，称此时f=1/2πτ为上限截止频率或带宽。

    光电增益与带宽之积为一常数，Mf=(τ_n/t_n+τ_p/t_p)·(1/2πτ)=(1/t_n+1/t_p)·(1/2π)=常数。表明材料的光电灵敏度与带宽是矛盾的：材料光电灵敏度高，则带宽窄；材料带宽宽，则光电灵敏度低。此结论对光电效应现象有普遍性。