1、无光状态（暗态）

当没有光线照射到光敏二极管的PN结时，PN结在反向偏置作用下，耗尽层（PN结中电子和空穴复合后形成的空间电荷区）会进一步变宽。此时，半导体中仅存在少量因热激发产生的少数载流子（P型半导体中的电子、N型半导体中的空穴），这些少数载流子在反向电场作用下会越过PN结，形成微弱的反向电流，该电流被称为“暗电流”。由于热激发产生的少数载流子数量极少，暗电流通常非常小（一般在nA级别），此时光敏二极管近似处于高阻状态。

2、有光状态（光态）

当光线通过透明窗口照射到PN结的耗尽层时，若光子的能量大于半导体的禁带宽度（半导体价带与导带之间的能量差），光子会被耗尽层中的半导体材料吸收，激发大量电子从价带跃迁到导带，同时在价带中留下等量的空穴，形成大量的电子-空穴对（即光生载流子）。

在反向偏置形成的强电场作用下，耗尽层中的光生电子会被推向N型半导体，光生空穴会被推向P型半导体，这些被分离的光生载流子会持续参与导电，形成反向电流，该电流被称为“光电流”。此光电流与之前的暗电流方向相同，并叠加在暗电流之上，使得总的反向电流显著增大。光电流的大小与照射到PN结上的光强（单位面积上的光功率）呈线性关系：光强越强，光子数量越多，激发的光生载流子数量就越多，光电流也就越大；反之，光强越弱，光电流越小。

综上，光敏二极管通过反向偏置放大耗尽层电场，利用内光电效应将光信号转化为光电流，最终实现光信号到电信号的精准转换，这便是其核心工作原理。