1. Fotoabsorption: När en foton med tillräcklig energi träffar ett halvledarmaterial kan den absorberas av en atom i materialet.
2. Generering av elektron-hålpar: Den absorberade fotonen överför sin energi till en elektron i atomen, vilket gör att elektronen exciteras till en högre energinivå. Detta lämnar efter sig ett positivt laddat "hål" i den ursprungliga elektronens position. Den exciterade elektronen och hålet utgör ett elektron-hål-par.
3. Drift och diffusion: Elektron-hål-paret upplever drift- och diffusionsprocesser. Det elektriska fältet som finns i halvledarmaterialet (på grund av applicerad förspänning eller inbyggd potential) får elektronerna och hålen att röra sig mot sina respektive elektroder (n-typ och p-typ regioner).
4. Kontaktjonisering: När elektronen och hålet rör sig genom halvledarmaterialet kan de få tillräckligt med kinetisk energi för att slå loss ytterligare elektroner från atomer de kolliderar med. Denna process, känd som stötjonisering, leder till generering av nya elektron-hål-par.
5. Lavineffekt: De nyskapade elektronerna och hålen kan genomgå ytterligare joniseringshändelser, vilket leder till en lavineffekt. Varje elektron eller hål kan potentiellt skapa flera ytterligare elektron-hålpar genom stötjonisering.
Som ett resultat av denna process kan en enda foton utlösa en kaskad av joniseringshändelser, vilket i slutändan genererar flera laddningsbärare. Det totala antalet producerade laddningsbärare kan vara betydligt större än den ursprungliga enstaka fotonen, vilket resulterar i förstärkning av signalen.
Fotomultiplikatorer och lavinfotodioder är elektroniska enheter som använder detta fenomen för att upptäcka och förstärka svaga ljussignaler, vilket gör att de kan mätas och bearbetas effektivt.
