高于绝对零度的物体都会向外辐射红外线的机理，是利用红外实现探测功能的基础。红外线是众多不可见光线的一种，又称红外光、红外热辐射，其波长介于微波与可见光之间。理论上，所有温度高于绝对零度（-273℃）的物体都会向外辐射红外线，构成了红外探测系统在军民领域广泛运用的前提。目前主流红外成像系统，一般选择不易被大气吸收的 3~5μm、8~14μm 的热红外线作为主要工作波段，工作在 3～5 μm 波段的称为中波红外探测器，工作在 8～14 μm 波段的称为长波红外探测器。而不同探测目标有不同的辐射特点，需要根据目标辐射温度、背景辐射环境、探测距离等因素来综合考虑选择的探测器。 红外成像系统将探测到的热红外线转换为图像，而红外探测器为该系统的核心组件。红外成像系统用于探测目标红外辐射、并转换为温度分布图像或视频，主要组成包括红外光学系统、红外探测器、数字图像处理电路与算法、机械结构件等。红外探测器是红外成像系统的核心组件，主体为红外焦平面阵列，利用焦平面阵列进行光电转换。红外焦平面阵列由系列 N*M 个工作单元（也称像元）的集合，每个工作单元由红外探测单元和 ROIC 读出电路单元两部分组成。位于上层的红外探测单元利用特定敏感材料，吸收红外辐射并产生对应物理性质变化，进而产生微弱电信号；下层的读出电路单元负责读取相应电信号，进行初步信号处理。焦平面阵列将点阵型的红外探测阵列和ROIC 读出电路阵列集成在一起，共同封装在一个外壳中，在焦平面阵列上可以实现光电转换和信号预处理。 两类探测器应用不同的敏感材料，对应不同工作温度，因此光子型探测器也称制冷型探测器，热探测器则称非制冷探测器。基于不同的物理原理，近年来两类探测器都发展出了多种性能各异的敏感材料。光子探测器的各类敏感材料中，碲镉汞应用最广泛，量子阱（QWIP）、量子点、超晶格材料近年来也都在快速发展。上述敏感材料一般工作于低温环境，如适用于中波段的碲镉汞材料有效工作温度为 200K（-73℃），当探测器制冷到 77K 时，该材料的响应波段才能延伸到 3~5μm，只有接近绝对零度光谱效应才能超过 8μm，因此光子型探测器需要配置制冷器，也称制冷型探测器。而制冷器的应用也决定了制冷型探测器的体积大、功耗大、寿命短。在热探测器的敏感材料中，氧化钒和非晶硅应用最广泛。参考 Antoni Rogalski 2011 年发表的《Recent progress in HgCdTe infrared detector technology》，全球范围内应用氧化钒材料的非制冷探测器市场份额达 70%，而多晶硅为17%。因为该类材料都工作在常温环境，不需要制冷器，所以热探测器也称非制冷探测器。