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Fotodioden besitzen einen pn-Übergang, der durch äußeres Licht beleuchtet werden kann. Dadurch bilden sich infolge des inneren Fotoeffektes zusätzliche Ladungsträger im Halbleitermaterial. Fotodioden werden als einfache Lichtmesser eingesetzt, dienen aber auch als Empfänger in Lichtleiterkabeln. Als Solarzellen nutzt man sie zur Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie.

Halbleitende Werkstoffe wie Ge, Si, GaP (Galliumphosphid), InAs (Indiumarsenid) oder InSb (Indiumantimonid) besitzen eine stark temperaturabhängige Leitfähigkeit, die allerdings nur in sehr reinen großräumigen Kristallen (Einkristalle) von Bedeutung ist.
Diese Leitung wird als Eigenleitung (intrinsic conduction) bezeichnet. Die hierbei auftretende Leitfähigkeit bleibt i.d.R. einige Zehnerpotenzen unter der von Metallen. Der Stromfluss wird durch zwei Ladungsträgerarten, die Elektronen und die Defektelektronen realisiert.
Durch gezieltes technisches Einwirken kann in einem eigenleitenden Kristall das bestehende Gleichgewicht zwischen der Zahl der negativen Elektronen und der Zahl der positiven Defektelektronen zugunsten der einen oder der anderen Ladungsträgerart verschoben werden.

Eine Halbleiterdiode ist ein elektronisches Bauelement, das aus zwei unterschiedlich dotierten Schichten desselben Grundmaterials aufgebaut ist. Sie besteht aus einem n-Halbleiter und einem p-Halbleiter sowie dem Bereich zwischen beiden Schichten, dem pn-Übergang.
Es gibt sie in vielen unterschiedlichen Bauformen. Ein wichtiger Anwendungsbereich ist der der Gleichrichtung. Darüber hinaus werden Dioden aber auch für andere Zwecke eingesetzt, z.B. als Kapazitätsdioden, als Lichtemitterdioden oder als Laserdioden.

Lichtempfänger auf Halbleiterbasis sind Fotowiderstände, Fotodioden und Fototransistoren. Während die Fotowiderstände über ihre gesamte Ausdehnung aus einheitlich dotiertem Material bestehen, haben Fotodioden und Fototransistoren pn-Übergänge.
Lichtsender auf Halbleiterbasis sind speziell gestaltete Dioden. Sie werden Lichtemitterdioden (LED), Lumineszenzdioden oder Leuchtdioden genannt, wenn das von ihnen ausgesendete Licht eine inkohärente Strahlung darstellt. Es gibt sie für den Infrarotbereich (IRED) und für den sichtbaren Bereich des Lichtes. Senden sie dagegen kohärentes Licht aus, bezeichnet man sie als Laserdioden.