Принцип дії фотоелементів з внутрішнім фотоефектом полягає в здатності деяких напівпровідників змінювати свій опір під дією світлового потоку. Якщо до кінців такого фотоелемента прикласти напругу, то величина струму в замкнутому контурі буде залежати від освітленості напівпровідника.
Фотоелементи з внутрішнім фотоефектом мають велику чутливість в інфрачервоній частині. До недоліків цих фотоелементів слід віднести нелінійність світловий характеристики, зміна деяких параметрів від температури і значну інерційність.
Фотоелементи із замикаючим шаром, або вентильні, являють собою напівпровідникові випрямлячі, але такої конструкції, при якій напівпровідниковий шар може висвітлюватися. До таких фотоелементів відносяться меднозакісние, селенові і серноталіевие. При висвітленні фотоелемента між електродом і напівпровідником з'являється е. д. з, яка створює струм у зовнішній ланцюга. Можливість використання цих фотоелементів без зовнішнього джерела струму є їх основною перевагою; недоліком - залежність струму від температури.
Як приклад наведемо опис застосовуваного в металургійній промисловості фотореле типу ФЕА-10, принципова схема якого. У фотореле використані два каскади підсилення; перший разом з фотоелементом встановлюється по ходу технологічного процесу у механізму, а другий виноситься в машинне приміщення або в приміщення контакторних панелей. Вихідний каскад складається з підсилювальної електронної лампи 6ПЗ або тиратрона типу ТГ-213 (може бути використана електронна лампа або тиратрон).
Принцип дії фотореле наступний. Якщо фотоелемент не освітлений, то на сітку електронної лампи першого каскаду 6Ф5 подається негативна напруга і через неї проходить невеликий струм. При висвітленні фотоелемента на сітку лампи 6Ф5 подається позитивний потенціал, внаслідок чого збільшується проходить через неї електричний струм.