光电管的结构如图11-1所示。它是在一个抽成真空的玻璃泡内装有两个电极即阳极和光电阴极（简称阴极）组成。
当阴极受到适当波长的光线照射发射光电子，光电子被带正电位的阳极所吸引，这样在光电管内就有电子流，在外电路中便产生了电子流，输出电压，光电流的大小与照射在光电阴极上的光强度成正比，并与光电阴极的材料有关。当光通量一定时，真空光电管阳极电压与阳极电流的伏安特性曲线见图11-2
光电管除真空光电管外，还有充气光电管。这两种光电管的结构基本相同，所不同的只是在充气光电管玻璃泡内充有少量的惰性气体，如氩或氖。当光电极被光照射而发射电子时，光电子在趋向阳极的途中撞击惰性气体的原子，使其电离，从而使阳极电流急速增加，提高了光电管的灵敏度，但其稳定性、频率特性等都比真空光电管的差。图11-3给出了充气光电管的伏安特性曲线。
光电倍增管的结构如图11-4所示，它是在玻璃关内由光电阴极、若干个倍增极（Dn，n=4~14）和阳极三部分组成。由一定材料制成的光电阴极K受光通量为φ的入射光照时，可发射出电子，形成光电流iφ。因倍增极和阳极上加有一定的电位（图中经分压电阻获得），光电阴极发射的光电子被第一倍增极D1，打基础二次电子；同样，二次电子又被第二倍增极D2的正电压所加速，而轰击第二倍增极D2，打击出更多的二次电子。依次下去，最后全部二次电子被带正电位的阳极A所收集，形成光电流i。
如果在光电阴极上由于入射光的作用发射出一个电子，这个电子将被第一倍增极的正电压所加速而轰击第一倍增极。设这时第一倍增极有σ个二次电子发出，这σ个电子又轰击第二倍增极，而其产生的电子又增加σ倍......当经过n个倍增极后，原先一个电子将变成σn个电子。这些电子最后被阳极所收集而在光电阴极与阳极之间形成的电流i，则i=iφσn
光电倍增管的优点是放大倍数很高，可达106，线性好，频率特性好；缺点是体积大，需数百伏至1kv的直流电压供电。光电倍增管一般用于微弱光输入而要求反应速度很快的场合。
