光子红外探测器是利用材料的光电效应将光信息转换为电信息的红外敏感器件。材料的电学性质通常取决于材料中电子的运动状态，当光束入射至材料表面时，入射光子如果直接与材料中的电子起作用，引起电子运动状态改变，则材料的电学性质也将随之发生变化，这类现象统称为材料的光电效应。这里强调“直接”两字。如果光子不是直接与电子作用，而是能量被固体晶格振动吸收引起固体的温度升高，导致材料电学性质的改变，这种情况不能称为光电效应，而是热电效应。光子探测器主要有以下几种：
 　　一、光电导红外探测器
 　　某些半导体材料，当受到红外线照射时，其电导率将明显改变，这种物理现象就是光电导效应。利用具有光电导效应的材料制成的红外探测器就称为光电导型探测器。常用的这种类型的探测器有：硫化铅（PbS）、硒化铅（PbSe）、锑化铟（InSb）、碲镉汞（Hg1-xCdxTe）和锗（Ge）掺杂红外探测器。
 　　光电导探测器的缺点是：光电导效应只有在红外辐射照射一段时间后，其电导率才会达到稳定值，而当停止照射后，载流子不能立即全部复合消失，因此，电导率只有经过一段时间后才能回复。这种现象称为弛豫现象，这就造成了光电导型红外探测器响应速度较慢的缺点。
 　　二、光伏红外探测器
 　　如果在固体内部存在一个电场，而且条件适当，则本征光吸收所产生的电子－空穴对会趋向两个部分，在两部分间产生电势差，接通外电路就可以输出电流。这就是半导体PN结的光伏效应。利用具有光伏效应的材料制成的红外探测器称为光伏红外探测用的光伏红外探测器有：砷化铟（InAs）、碲镉汞（Hg1-xCdxTe）和锑化铟（InSb）探测器等。
 　　与光电导效应相反，光伏效应是一种少数载流子效应。少数载流子的寿命通常短于多数载流子的寿命，当少数载流子复合消失时，光伏信号就终止了。由于这个原因，光伏红外探测器的响应速度一般快于光电导红外探测器，有利于作高速检测，另外其结构也有利于排成二维阵列制作焦平面。
 　　三、光电子发射红外探测器
 　　当频率为v的光束照射至固体材料表面时，由于光的量子效应，光能总是以单个光子能量hv起作用，固体中的电子吸收了能量后动能增大。在向表面运动的电子中有一部分能量较大，除了在途中由于与晶格或其它电子碰撞而损失一部分能量外，尚有足够的能量以克服固体表面的势垒，逸出固体表面而向真空发射光电子，这种效应称为光电子发射效应，利用这种效应制成的红外探测器称为光电子发射红外探测器。
 　　由于光子探测器是依赖材料内部电子直接吸收入射红外辐射，无需经过物体加热的中间过程，因而具有响应速度快、体积小、可靠性高、适应能力强等优点。不过在室温附近，由于材料固有的热激发将增大探测器的暗电流，降低器件性能，因此，光子探测器需要在低温致冷条件下才能发挥其最佳性能，这就增
 　　加了红外探测或者成像系统的成本和复杂性，造成系统成本一直居高不下，仅在对灵敏度要求很苛刻的军事领域和部分工业领域中得到应用，而很难进入具有广泛应用前景的民用领域。