Поглотив квант света — фотон, — связанный в веществе электрон становится свободным. Образуется электрон-дырочная пара (дырка — это освободившееся место, незанятая валентная связь). В общем случае пара отрицательный электрон — положительная дырка сразу же рекомбинирует, возвращая избыточную энергию в виде фотона или передавая ее другим частицам. Однако в специально организованных структурах можно блокировать рекомбинацию, пространственно разделив свободные электроны и дырки. Это и приводит к появлению электрического тока. Механизм такого разделения может быть разным, сейчас наиболее распространенный — p-n-переход в полупроводниках.