Lawinenphotodioden sind Halbleiter-Lichtdetektoren (Photodioden), die mit relativ hohen Reverse-Spannungen (meist in den zehn oder sogar Hunderten von Spannungen) arbeiten, manchmal nur etwas unterhalb der Schwelle. In diesem Bereich werden die von den absorbierenden Photonen angeregten Träger (Elektronen und Löcher) durch ein starkes internes elektrisches Feld beschleunigt und erzeugen dann Sekundärträger, was häufig in Photomultiplikatorröhren vorkommt. Der Lawinenprozess erfolgt nur über eine Entfernung von wenigen Mikrometern, und der Lichtstrom kann um ein Vielfaches verstärkt werden. Daher können Lawinenphotodioden als sehr empfindliche Detektoren eingesetzt werden, die weniger elektronische Signalverstärkung und damit weniger elektronisches Rauschen erfordern. Das im Lawinenprozess inhärente Quantenrauschen und Verstärkerrauschen negieren jedoch die oben genannten Vorteile. Das additive Rauschen kann quantitativ durch die additive Rauschzahl F beschrieben werden, die ein Faktor ist, der die Zunahme der elektronischen Rauschleistung im Vergleich zu einem idealen Photodetektor charakterisiert.

Es ist zu beachten, dass der Verstärkungsfaktor und die effektive Empfindlichkeit des APD sehr mit der umgekehrten Spannung zusammenhängen, und die entsprechenden Werte verschiedener Geräte sind unterschiedlich. Daher ist es üblich, einen Spannungsbereich zu charakterisieren, in dem alle Geräte eine bestimmte Empfindlichkeit erreichen.

Die Detektionsbandbreite von Lawinendioden kann sehr hoch sein, vor allem aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit, was den Einsatz kleinerer Shunt-Widerstände als bei normalen Photodioden ermöglicht.

Im Allgemeinen sind die Rauschcharakteristiken des APD besser als die gewöhnliche PIN-Fotodiode, und wenn die Erkennungsbreite niedriger ist, funktionieren die PIN-Fotodiode und ein rauscharmer Schmalband-Verstärker besser. Je höher der Verstärkungsfaktor, desto höher ist die zusätzliche Rauschzahl, die durch Erhöhen der Gegenspannung erreicht wird. Daher wird die umgekehrte Spannung normalerweise so gewählt, dass das Multiplikationsprozessrauschen ungefähr dem des elektronischen Verstärkers entspricht, da dies das Gesamtrauschen minimiert. Die Größe des additiven Rauschens hängt mit vielen Faktoren zusammen: der Größe der umgekehrten Spannung, den Materialeigenschaften (insbesondere dem Ionisationskoeffizienten-Verhältnis) und dem Gerätedesign.

Silizium-basierte Lawinendioden sind empfindlicher im Wellenlängenbereich von 450-1000 nm (manchmal können 1100 nm erreichen), und die höchste Empfindlichkeit liegt im Bereich von 600-800 nm, das heißt, die Wellenlänge in diesem Wellenlängenbereich ist etwas kleiner als die von Si p-i-n Dioden. Der Multiplikationsfaktor (auch Verstärkung genannt) von Si APDs variiert zwischen 50 und 1000 in Abhängigkeit vom Gerätedesign und der angewendeten Umkehrspannung. Für längere Wellenlängen benötigen APDs Germanium- oder Indiumgalliumarsenidmaterialien. Sie haben kleinere Strommultiplikationsfaktoren zwischen 10 und 40. InGaAs APDs sind teurer als Ge APDs, haben aber bessere Rauscheigenschaften und eine höhere Erkennungsbandbreite.

Typische Anwendungen von Lawinenphotodioden sind Empfänger in der Glasfaserkommunikation, Entfernungs-, Bildgebung, Hochgeschwindigkeits-Laserscanner, Lasermikroskope und optische Zeitbereichsreflektometrie (OTDR).