理论上，在倍增区中可采用任何半导体材料：

　　硅材料适用于对可见光和近红外线的检测，且具有较低的倍增噪声（超额噪声）。

　　锗(Ge)材料可检测波长不超过1.7?m的红外线，但倍增噪声较大。

　　InGaAs材料可检测波长超过1.6?m的红外线，且倍增噪声低于锗材料。它一般用作异构(heterostructure)二极管的倍增区。该材料适用于高速光纤通信，商用产品的速度已达到10Gbit/s或更高。

　　氮化镓二极管可用于紫外线的检测。

　　HgCdTe二极管可检测红外线，波长最高可达14?m，但需要冷却以降低暗电流。使用该二极管可获得非常低的超额噪声。

　　当一个半导体二极管加上足够高的反向偏压时，在耗尽层内运动的载流子就可能因碰撞电离效应而获得雪崩倍增。人们最初在研究半导体二极管的反向击穿机构时发现了这种现象。当载流子的雪崩增益非常高时，二极管进入雪崩击穿状态；在此以前，只要耗尽层中的电场足以引起碰撞电离，则通过耗尽层的载流子就会具有某个平均的雪崩倍增值。

　　碰撞电离效应也可以引起光生载流子的雪崩倍增，从而使半导体光电二极管具有内部的光电流增益。1953年，K.G.麦克凯和K.B.麦卡菲报道锗和硅的PN结在接近击穿时的光电流倍增现象。1955年，S.L.密勒指出在突变PN结中，载流子的倍增因子M随反向偏压V的变化可以近似用下列经验公式表示

　　M＝1/[1-(V/VB)n]