Dujinis fotoelementas yra patobulinta vakuuminio fotoelemento versija. Į stiklinį balioną, be fotokatodo ir anodo, yra įleidžiama praretintų inertinių dujų, dažniausiai argono arba neono. Kai šviesa išmuša elektronus iš fotokatodo, šie elektronai, judėdami link anodo, susiduria su dujų molekulėmis. Dėl šių susidūrimų dujų molekulės jonizuojamos, sukuriant papildomus elektronus ir teigiamus jonus. Tai padidina elektros srovę, tekančią per fotoelementą.

Fotoefektas yra plačiai taikomas įvairiuose įrenginiuose. Jis naudojamas šviesos srautams registruoti ir matuoti, pavyzdžiui, šviesos intensyvumo matuokliuose. Taip pat, tiesiogiai paverčia šviesos energiją į elektros energiją, kaip tai daroma saulės baterijose. Be to, fotoefektas leidžia keisti šviesos signalus elektriniais signalais, kurie gali būti toliau apdorojami.

Fotoelektroninis daugintuvas – tai specialus vakuuminis prietaisas, kuriame išorinis fotoefektas derinamas su antrine elektronų emisija. Šviesos išlaisvinti elektronai yra pagreitinami elektriniame lauke ir nukreipiami į specialius elektrodus – dinodus. Dinodai yra padengti medžiaga, kuri, paveikta pirminių elektronų, išspinduliuoja dar daugiau elektronų (antrinė emisija). Šis procesas kartojamas keliose pakopose, taip ženkliai sustiprinant pradinį signalą.

Fotoelektroninis daugintuvas (FED) yra jautrus prietaisas, skirtas silpniems šviesos srautams aptikti. Jame iš fotokatodo išlaisvinti elektronai yra greitinami elektriniu lauku ir nukreipiami į specialius elektrodus – dinodus. Atsitrenkęs į dinodą, kiekvienas elektronas išmuša kelis antrinius elektronus (antrinė emisija). Šis procesas kartojasi ant kelių dinodų, stipriai padidindamas pradinį elektronų srautą. Dujiniame fotoelemente, kuris yra vakuuminis fotoelementas, papildytas inertinėmis dujomis, fotoelektronai, judėdami link anodo, jonizuoja dujų atomus. Dėl to atsiranda papildomų krūvininkų (elektronų ir jonų), kurie padidina fotosrovę ir prietaiso jautrį, tačiau jis veikia lėčiau.

Fotoelementai, prietaisai, transformuojantys šviesos energiją į elektros energiją, klasifikuojami į keletą pagrindinių tipų: vakuuminius, dujinius, puslaidininkinius ir užtvarinius. Kiekvienas tipas pasižymi skirtingomis savybėmis ir pritaikymo sritimis.

Išorinis fotoefektas yra reiškinys, kai elektromagnetinė spinduliuotė (šviesa), krisdama į medžiagos paviršių, išlaisvina iš jos elektronus. Šiuo principu veikia fotoelementas – prietaisas, tiesiogiai verčiantis šviesos energiją į elektros energiją. Vakuuminį fotoelementą sudaro kolba, iš kurios išsiurbtas oras arba pripildyta inertinių dujų, su dviem elektrodais: fotokatodu (neigiamu), padengtu šviesai jautria medžiaga, ir anodu (teigiamu). Krintanti šviesa išlaisvina elektronus iš fotokatodo, o elektrinis laukas tarp elektrodų juos nukreipia į anodą, sukuriant elektros srovę (fotosrovę) grandinėje.

Saulės baterijos – tai puslaidininkiniai įtaisai, tiesiogiai paverčiantys šviesos energiją į elektros energiją, panaudojant užtvarinį fotoefektą. Dažniausiai jos gaminamos iš silicio. Silicio plokštelė, turinti elektroninį laidumą (n tipo), padengiama plonu skylinio laidumo silicio sluoksniu (p tipo). Tarp šių sluoksnių susidaro p-n sandūra. Kai šviesos fotonai patenka į šią sandūrą, jie sukuria laisvųjų krūvininkų poras – elektronus ir skyles.

Užtvarinis fotoefektas (dar vadinamas fotovoltiniu efektu) yra reiškinys, kai apšvietus dviejų skirtingų tipų puslaidininkių sandūrą (p-n sandūrą), joje atsiranda elektrovara (įtampa). Šviesos fotonai, sugerti puslaidininkyje arti sandūros, sukuria laisvųjų krūvininkų poras – elektronus ir skyles. p-n sandūroje esantis vidinis elektrinis laukas atskiria šiuos krūvininkus: elektronus nustumia į n tipo sritį, o skyles – į p tipo sritį. Dėl šio krūvių atskyrimo tarp p ir n sričių atsiranda potencialų skirtumas. Prijungus išorinę grandinę prie p ir n sričių, pradeda tekėti elektros srovė. Šiuo principu veikia saulės baterijos.

Vakuuminis fotoelementas – tai stiklinis balionas, kuriame sukurtas vakuumas arba įleista inertinių dujų. Pagrindiniai elementai yra fotokatodas, padengtas šviesai jautria medžiaga, ir anodas. Kai šviesa patenka ant fotokatodo, išspinduliuojami elektronai, kurie, veikiami elektrinio lauko, juda link anodo, taip sukurdami elektros srovę. Ši srovė yra proporcinga šviesos intensyvumui.

Kristaliniuose puslaidininkiuose, be išorinio fotoefekto, gali vykti ir vidinis fotoefektas. Šiuo atveju, šviesos fotonai, patekę į medžiagą, suteikia energijos elektronams, esantiems valentinėje juostoje. Šie elektronai peršoka į laidumo juostą, tapdami laisvaisiais krūvininkais ir padidindami medžiagos elektrinį laidumą. Kartu valentinėje juostoje atsiranda laisvos vietos – skylės, kurios taip pat prisideda prie elektros srovės. Užtvarinis fotoefektas atsiranda, kai sujungiame du skirtingo laidumo puslaidininkius.

Vidinis fotoefektas yra reiškinys, vykstantis puslaidininkiuose arba dielektrikuose, kai krintanti šviesa padidina laisvųjų krūvininkų – elektronų ir skylių – koncentraciją medžiagos viduje. Skirtingai nuo išorinio fotoefekto, krūvininkai neišlekia iš medžiagos. Dėl padidėjusio laisvųjų krūvininkų skaičiaus medžiagos elektrinis laidumas padidėja (varža sumažėja). Šiuo principu veikia fotovaržas – elementas, kurio elektrinė varža priklauso nuo apšvietos: kuo stipresnė šviesa, tuo mažesnė varža.