由于光生非平衡载流子扩散速度的差异，直接引起了光照方向的电场和电位差，这种效应于1919年被观测到，1931年由丹倍阐明，被称为丹倍效应。丹倍电位差较小，易被其它光生伏特效应掩盖。
如图1所示，用光照射厚度为d的半导体样品表面。假设吸收系数很大，光的穿透深度远小于样品厚度，则光在表面薄层内被吸收，产生电子-空穴对（Δn=Δp）。浓度梯度的存在，导致电子和空穴都沿x方向扩散，而它们引起的扩散电流方向相反。由于Dn>Dp，电子扩散的快。总的扩散电流沿负z方向。在开路情况下。这将引起电荷积累，使样品的光照面带正电。形成沿z方向的电场。这个电场引起的漂移电流与扩散电流的方向相反。这说明，在光照后。很快就会达到稳定态。在各处形成的电场所引起的漂移电流恰好和扩散电流相抵消。由于光激发非平衡载流子的扩散，在光照面和背面之间产生的电势差，称为丹倍电势差，有时也称为光扩散电势差。这个效应称为丹倍效应（Dember effect）。
丹倍效应装置的示意图见图2。光电导材料的两边各设置一个电极，左边的电极是透明的，使由左方来的光能够射入光电导体。
首先假定，光生载流子的浓度在整个样品中都很高，足以保证出现“双极性”电子一空穴流，而且热释载流子浓度和光生载流子浓度相比是很小的，即无光照时可把材料看成绝缘体。因此可以认为，在x方向的任一位置上，n和p相等（n、p为电子和空穴的密度），而且dn/dx和dp/dx也相等。使载流子保持在一起的丹倍电场即内建电场为：
式中，Dn、Dp分别表示电子和空穴的扩散系数,k为玻耳兹曼常数，T为绝对温度，q为电子所带电荷。
进一步假定入射光的穿透深度很浅，激发仅发生在透明电极附近的表面。则：
其中，La称为双极性扩散长度。把此式对x求导数，得：
由此关系可把丹倍场强写成:
因此丹倍电压：
由此可见，绝缘光电导体受强光照射时，丹倍电压与载流子的浓度无关，因而与光照强度无关。这个光生电动势的符号依赖于扩散系数之差，因此从这个电动势的正负性可直接指出哪种载流子的扩散系数大些。若Dn和Dp的数值已在其他测量中得到，并用此法测得在强光照下的丹倍电压VD，利用上式就能得到双极性扩散长度La。
丹倍电压很难准确测量，一般只用于定性研究。这是因为电子一空穴对只激发产生在光照表面附近，此层内存在着一定量的空间电荷，它能对测量值VD产生相当严重的干扰。此外，在表面层内存在的边界势垒，也能产生光生电动势。要消除这些影响几乎是不可能的。
当光均匀照射在表面，光生电位差出现在光照面与对面之间，若光不均匀照射，如一个光点照射在样品表面上，光生载流子向光点周围扩散，在光点侧向也会产生丹倍电位差。
如图3，A、B是两个电接点，当细光束正好落在样品正中0点，则A、B间电位差为零；若光束偏离正中0点距离x，则会出现一个电位差VAB。VAB可正亦可负，取决于光束相对0点向哪一边偏离。在样品厚度d和A、B距离及光强一定时，A、B间的丹倍电势差是x的函数VAB（x）。依图3，如果在y方向也引出两个电接点C、D，则可以测得一个电位差VCD（y），它是坐标y的函数。通过测定这两个电位差，便可确定光点的位置，因此利用侧向丹倍效应可以制作成很有用的二维定位器件。
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