光电分级的原理基于光电效应。通过光子与光电阴极的碰撞使电子脱离原子并形成自由电子，在激励体的作用下加速与离子复合，从而产生一个光电流。光电三级管具有高灵敏度、快速响应和无噪声等特点，因而在多个领域有广泛的应用。