Fotoelektriline andur koosneb tavaliselt kahest osast: töötlemiseeest ja töötlemiselemendist. Põhiprintsiip põhineb fotoelektrilisel efektil, mis muundab mõõdetud muutused optilisteks signaalimuutusteks ja teisendab seejärel fotoelektriliste elementide abil mitteelektrilised signaalid elektrilisteks signaalideks. Fotoelektriline efekt viitab objekti valgustamisele valgusega, mida võib vaadelda kui footonite seeriat, mille teatud energia pommitab objekti. Sel ajal kantakse footoni energia elektronile ja kogu footoni energia on korraga. Elektroni neeldumisel muutub elektroni olek pärast footoni poolt ülekanduva energia saamist, nii et valguse kiiritatud objekt tekitab vastava elektrilise efekti. Fotoelektriline efekt jaguneb tavaliselt kolme kategooriasse:
(1) Nähtust, et elektronid võivad valguse toimel objekti pinnalt põgeneda, nimetatakse väliseks fotoelektriliseks efektiks, näiteks fotoelektriliseks toruks, fotokullertoruks jne;
(2) Nähtust, et objekti takistust saab valguse toimel muuta, nimetatakse sisemiseks fotoelektriliseks efektiks, nagu fotoresistorid, fototransistorid jne;
(3) Valguse toimel nimetatakse fotogalvaaniliseks efektiks nähtust, et objekt genereerib teatud suunalise elektromotoorjõu. Fotoelektrilised andurid, nagu fotoelemendid, mõistavad kontrolli, muutes valguse intensiivsuse muutused elektriliste signaalide muutusteks.
Üldiselt koosneb fotoelektriline andur kolmest osast, mis on jagatud: saatjaks, vastuvõtjaks ja tuvastusahelaks.
Saatja on suunatud sihtmärgile valguskiire kiirgamiseks ja kiirgav valguskiir pärineb tavaliselt pooljuhtvalguse allikast, valgusdioodist (LED), laserdiooodist ja infrapuna kiirgavast dioodist. Tala eraldub katkematult või muutub impulsi laius. Vastuvõtja koosneb fotodioodist, fototransistorist ja fotoelemendist. Vastuvõtja ette on paigaldatud optilised komponendid, nagu objektiiv ja ava. Selle taga on tuvastusahel, mis võib filtreerida efektiivse signaali ja rakendada signaali.