電氣隔離
電子零件、電氣信號及電源線都會受到閃電、靜電放電、電磁干擾、切換脈波及電源擾動所產生的電壓所影響。遠方閃電可以感應大到10kV的電壓，是許多電子元件耐壓的一千倍。電路也可以透過設計方式連接高電壓，此時就需要安全而可靠的裝置連接高電壓及低電壓的元件。。

光電耦合元件的主要功能之一是要阻隔高電壓以及電壓暫態，不讓這些電路中的電壓暫態影響電路的其他部份。以往這類的機能會由隔離變壓器實現，利用電感耦合讓電流隔離的輸入及輸出端可以傳遞訊號。變壓器及光電耦合元件是僅有二種提供加強保護的功能，同時保護設備以及使用這些設備的人員。這些設備在物理上只有單一的隔離層，但提供的保護相當於IEC電器等級中，具有雙重隔離的Ⅱ類電器。光電耦合元件的安全性、測試及承認受到各國以及國際性標準的規範：IEC 60747-5-2，歐洲電工標準化委員會 60747-5-2、UL 1577及CSA Component Acceptance Notice #5等。製造商發行的光電耦合元件規格至少需符合其中一項法規標準。

光電耦合元件透過由輸入信號調變的光束連接輸入端及輸出端，會將有用的輸入信息轉換為光，讓光通過介電質，送到接收端再轉換為電氣訊號。變壓器的本質可以雙向傳遞能量，而且轉換效率很高，而光電耦合元件和變壓器不同，光電耦合元件多半只允許單向的信號轉換（不過也有例外，參考雙向光耦合器），而且不能轉換功率。一般光電耦合元件不轉換能量，只能提供信號，用信號將輸出側能量調變後再輸出。光電耦合元件可以轉換直流或是緩慢變化的信號，在輸入及輸出側不需要阻抗匹配。變壓器及光電耦合元件都可以破壞不希望出現的接地迴路，接地迴路是在工業上及電氣設備中常見的情形，會因為接地線造成大電流或是雜訊電流。

光電耦合元件的實體配置和其隔離電壓的規格有關。若耐壓在數kV以下，一般會用平面（或是三明治）的架構[18]。感測器晶粒會直接安裝在其封裝（多半是6引腳或是4引腳的雙列直插封裝）的導線架上。感測器晶粒上方會包覆一層玻璃或是透明塑膠。LED會在上方往下發光，減少光的損失，感測器的吸收頻譜需要符合LED的輸出頻譜，多半都在近紅外線的範圍。光通道會在可承容擊穿電壓而不會破壞的條件下，作的越薄越好。例如，若短時間的電壓要耐到3.75 kV，且要承受電壓變化率1 kV/μs的電壓，AvagoASSR-300的透明聚醯亞胺層只有0.08 mm厚。平面組件的擊穿電壓會和光通道層的厚度、以及連接晶粒和引腳的接合線的組態有關。真正在電路中的絕緣電壓會因為印刷電路板及包裝表面的爬電距離有關。安全的設計準則會要求和裸金屬導體至少要有25 mm/kV的距離，和塗層導體的最小距離則是8.3 mm/kV。

若是耐壓在2.5 to 6 kV之間的光電耦合元件，會採用另一種稱為矽圓頂（silicone dome）的架構。在此架構中，LED和感測器會放在包裝的兩側，LED會向側面的感測器發光。LED、感測器及兩者之間的空隙會用透明的矽氧樹脂圓頂包覆住。圓頂的作用類似反射鏡，會反射所有的雜散光，反射到感測器上，減少較長光通道造成的損耗。若是雙模設計，其矽圓頂（內模）及外殼（外模）之間會充填暗色的介電材質，而且有適當的熱膨脹係數。