Bij fotovermenigvuldiging kan één foton inderdaad meerdere ladingsdragers genereren, wat leidt tot de productie van vier of meer ladingsdragers. Hier is een algemeen overzicht van het proces:

1. Fotonenabsorptie: Wanneer een foton met voldoende energie een halfgeleidermateriaal treft, kan het door een atoom in het materiaal worden geabsorbeerd.

2. Generering van elektronen-gatenparen: Het geabsorbeerde foton draagt ​​zijn energie over aan een elektron in het atoom, waardoor het elektron wordt geëxciteerd naar een hoger energieniveau. Dit laat een positief geladen "gat" achter in de positie van het oorspronkelijke elektron. Het aangeslagen elektron en het gat vormen een elektron-gatpaar.

3. Drift en verspreiding: Het elektron-gat-paar ervaart drift- en diffusieprocessen. Het elektrische veld dat aanwezig is in het halfgeleidermateriaal (als gevolg van aangelegde voorspanning of ingebouwde potentiaal) zorgt ervoor dat de elektronen en gaten naar hun respectieve elektroden (n-type en p-type gebieden) bewegen.

4. Impactionisatie: Terwijl het elektron en het gat door het halfgeleidermateriaal bewegen, kunnen ze voldoende kinetische energie verkrijgen om extra elektronen los te slaan van de atomen waarmee ze in botsing komen. Dit proces, bekend als impactionisatie, leidt tot het genereren van nieuwe elektron-gatparen.

5. Lavale-effect: De nieuw gecreëerde elektronen en gaten kunnen verdere impactionisatiegebeurtenissen ondergaan, wat tot een lawine-effect leidt. Elk elektron of gat kan mogelijk meerdere extra elektronen-gatparen creëren door impactionisatie.

Als gevolg van dit proces kan één enkel foton een cascade van ionisatiegebeurtenissen veroorzaken, waardoor uiteindelijk meerdere ladingsdragers ontstaan. Het totale aantal geproduceerde ladingsdragers kan aanzienlijk groter zijn dan het oorspronkelijke enkele foton, wat resulteert in versterking van het signaal.

Fotomultipliers en lawinefotodiodes zijn elektronische apparaten die dit fenomeen gebruiken voor het detecteren en versterken van signalen bij weinig licht, waardoor ze effectief kunnen worden gemeten en verwerkt.