高于絕對零度的物體都會向外輻射紅外線的機理，是利用紅外實現探測功能的基礎。紅外線是眾多不可見光線的一種，又稱紅外光、紅外熱輻射，其波長介于微波與可見光之間。理論上，所有溫度高于絕對零度（-273℃）的物體都會向外輻射紅外線，構成了紅外探測系統在軍民領域廣泛運用的前提。目前主流紅外成像系統，一般選擇不易被大氣吸收的 3~5μm、8~14μm 的熱紅外線作為主要工作波段，工作在 3～5 μm 波段的稱為中波紅外探測器，工作在 8～14 μm 波段的稱為長波紅外探測器。而不同探測目標有不同的輻射特點，需要根據目標輻射溫度、背景輻射環境、探測距離等因素來綜合考慮選擇的探測器。
紅外成像系統將探測到的熱紅外線轉換為圖像，而紅外探測器為該系統的核心組件。紅外成像系統用于探測目標紅外輻射、并轉換為溫度分布圖像或視頻，主要組成包括紅外光學系統、紅外探測器、數字圖像處理電路與算法、機械結構件等。紅外探測器是紅外成像系統的核心組件，主體為紅外焦平面陣列，利用焦平面陣列進行光電轉換。紅外焦平面陣列由系列 N*M 個工作單元（也稱像元）的集合，每個工作單元由紅外探測單元和 ROIC 讀出電路單元兩部分組成。位于上層的紅外探測單元利用特定敏感材料，吸收紅外輻射并產生對應物理性質變化，進而產生微弱電信號；下層的讀出電路單元負責讀取相應電信號，進行初步信號處理。焦平面陣列將點陣型的紅外探測陣列和ROIC 讀出電路陣列集成在一起，共同封裝在一個外殼中，在焦平面陣列上可以實現光電轉換和信號預處理。
兩類探測器應用不同的敏感材料，對應不同工作溫度，因此光子型探測器也稱制冷型探測器，熱探測器則稱非制冷探測器。基于不同的物理原理，近年來兩類探測器都發展出了多種性能各異的敏感材料。光子探測器的各類敏感材料中，碲鎘汞應用最廣泛，量子阱（QWIP）、量子點、超晶格材料近年來也都在快速發展。上述敏感材料一般工作于低溫環境，如適用于中波段的碲鎘汞材料有效工作溫度為 200K（-73℃），當探測器制冷到 77K 時，該材料的響應波段才能延伸到 3~5μm，只有接近絕對零度光譜效應才能超過 8μm，因此光子型探測器需要配置制冷器，也稱制冷型探測器。而制冷器的應用也決定了制冷型探測器的體積大、功耗大、壽命短。在熱探測器的敏感材料中，氧化釩和非晶硅應用最廣泛。參考 Antoni Rogalski 2011 年發表的《Recent progress in HgCdTe infrared detector technology》，全球范圍內應用氧化釩材料的非制冷探測器市場份額達 70%，而多晶硅為17%。因為該類材料都工作在常溫環境，不需要制冷器，所以熱探測器也稱非制冷探測器。
