フォトダイオードの原理は物質の内部光電効果のひとつである光起電力効果を応用したものです。
原理的には太陽電池の原理と全く同じです。太陽電池はフォトダイオードをたくさん並べたようなものです。
フォトダイオードの構造はPN型、PIN型、ショットキー型、アバランシェ（APD）型などありますが基本的な原理は同じです。
PN接合フォトダイオードの構造は図のようになっています。この図でフォトダイオードの基本的原理を説明します。
P層側から充分なエネルギーを持った光が入射すると、フォトダイオードを構成する半導体のいたるところで電子が励起（電子が原子を離れること）され
自由電子と自由正孔が出来ます。
空乏層で生成された電子はN層の電界によってN層へ、正孔はP層の電界によってP層へ流れます。
N層で生成された電子はN層に残り、正孔は空乏層をに入り加速されP層へ流れます。
P層で生成された電子は空乏層に入り同様に加速されN層にへ流れ、正孔はP層に残ります。
結果的に電子はN層に、正孔はP層に集まるように働きます。このとき外部に負荷が接続されていればP層から正孔が、N層からは電子が反対電極に向かって
流れ電流が発生します。これがフォトダイオードの基本的な原理です。
入射光によって生成された電子＿正孔の対は入射光の強さに比例します。また分光感度は半導体を構成する材料によって違います。
P層は内部まで光が入れるように非常に薄く１μｍ以下に構成されています。
-------------トピック--------------
トランジスタやICなどの半導体はPN接合を持っている為、基本的には全てフォトダイオードに成りえる要素を持っています。トランジスタやIC
のパッケージが不透明なものが使われているのはこの為でもあります。但し、X線や放射線等はパッケージを通過し、半導体内部に至り、光電流を発生
させ素子を破壊させる場合があります。