光照射在光电管的光阴极上能够激发出能量不同的电子。阳极电压低时，只有能量高的电子能够到达阳极，升高阳极电压使低能量的电子也能到达阳极。故曲线低端，阳极电压越高，光电管的输出电流越大。
根据爱因斯坦光量子假说，一个光子的能量只能传给一个电子。当光照强度一定时，光子的总数是一定的，所能激发的电子总数是一定的；当阳极电压升高到一定值后，所被激发出的电子都到达阳极，再升高阳极电压也不会有更多的光电子到达阳极。阳极电压到达一定值后，电流达到饱和。此时若要增加光电流，只能增加光通量。
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