Fotodetektoren sind Geräte, die elektromagnetische Energie, normalerweise Licht, erfassen können, das Photonenpartikel enthält, die eine Art elektromagnetischer Energie darstellen. Obwohl es viele Arten gibt, sind die häufigsten mechanische, biologische und chemische. Fotodetektoren können auch als Thermometer verwendet werden: um Strahlung zu messen, Spannung zu erzeugen, einen vorhandenen Strom zu verstärken und Bilder aufzuzeichnen. Pflanzen nutzen sogar eine Form der Photodetektion, um ihr Wachstum zu steuern, da ihre Zellen auf Licht reagieren und darauf wachsen. Ob natürlich oder künstlich, alle Fotodetektoren haben ein gemeinsames Prinzip: eine Reaktion, die durch die Anwesenheit von Licht ausgelöst wird.
Ein Beispiel für einen solchen mechanischen Sensor wäre ein Lasersicherheitssystem, das das Vorhandensein von Laserlicht und dessen Unterbrechung erkennt, um Eindringlinge zu erkennen und einen Alarm auszulösen. Der bekannteste biologische Sensor ist das Auge, das Licht erkennt und darauf reagiert, um optische Signale zu interpretieren, die es dann als Bild an das Gehirn sendet. Fotofilm ist eine der einfachsten Formen chemischer Sensoren: Er nutzt Licht, um ein Bild auf seine Oberfläche zu drucken. Fotografen entwickeln ihren Film in dunklen Räumen, um ihn nicht zu beschädigen, falls der Film chemisch auf Licht reagiert.
Fotodetektoren sind vielseitig einsetzbar, von Teilchendetektorteleskopen über den Large Hadron Collider bis hin zu UV-empfindlichen Sonnenbrillen. Die meisten Fotodetektoren sind so kalibriert, dass sie Licht und Strahlung in einem ganz bestimmten Spektrum, von Ultraviolett bis Infrarot, erkennen. Infrarotgeräte wie Wärmesensoren und Fernsehfernbedienungen verwenden Licht im Infrarotspektrum, um ein Signal zu übertragen, das von einem Detektor erfasst und interpretiert wird. Wenn eine Taste auf einer TV-Fernbedienung gedrückt wird, sendet die Fernbedienung ein Infrarotsignal mit einer für das menschliche Auge unsichtbaren Wellenlänge aus. Der Fernseher fängt das Signal ab und interpretiert es als Befehl, die Lautstärke zu verringern, den Kanal zu wechseln oder ihn ein- oder auszuschalten.
Je nach Verwendungszweck können Fotodetektoren eine Vielzahl weiterer Funktionen haben. Beispielsweise nutzen Halbleiter und Halbleiterschaltkreise Fotodetektoren, um elektrischen Strom zu leiten, indem sie Licht in Elektrizität umwandeln. Wenn der Halbleiter Licht in seinem Zielspektrum ausgesetzt wird, absorbiert das Halbleitermaterial Photonen, die auf die Elektronen einwirken, um Elektron-Loch-Paare zu trennen und Elektronen in einem angeregten Zustand zu erzeugen. Dieses Ergebnis ermöglicht es den Elektronen, sich als leitfähiges Medium frei zu bewegen und einen Photostrom zu erzeugen. Diese leitende Wirkung macht Halbleiter zu einem wichtigen Baustein praktisch aller modernen Elektronik.