SPAD（單光子雪崩二極體）的工作原理基於光電效應和雪崩效應。以下是其工作過程的詳細介紹：
當SPAD處於反向偏置狀態時，其內部的耗盡區擁有高電場。
一個光子進入SPAD並產生一個光電子，這個光電子在耗盡區內被加速，並與晶格碰撞，產生額外的電子空穴對，這一過程稱為雪崩倍增效應。
雪崩效應導致輸出電流大幅增加，達到一個可以被外部電路檢測的水平。
雪崩電流經過後續電路放大和讀出，產生計數脈衝輸出。
當SPAD檢測到光子時，它會進入一個淬滅狀態，此時反偏電壓降低，以停止雪崩效應。一旦雪崩效應停止，電壓恢復至正常水平，為下一次檢測做好準備。
這種工作方式使得SPAD具有高靈敏度、低功耗和寬光譜回響範圍等特性。