固体能带理论是表示固体中电子能量分布方式的一种简便方法
，扼要介绍一下这一理论，可有助于理解红外探测器内部产生的光电效应。

  在简单的波尔原子模型中，绕原子核旋转的电子被限制在分立的能级上
，它们各有各的轨道直径
。除非原子被激发，电子都占据着较低的能级
。固体的原子靠得很近
，由于量子力学的结果，单个原子的分立能级扩展成近于连续的能带
，这些能带被电子的禁带所隔离
。最低的能带是完全充满的，称为阶带
。下一个较高的能带
，不管是占据或未占据有电子
，都成为导带
。只有导带中的电子对材料的电导率才有贡献
。

  导电体、绝缘体和半导体有不同的能带结构

。导电体的明显标纸是导带没有被电子全部占据。绝缘体的电子刚好占据了阶带中的全部能级，导带是空的，禁带很宽
，阶电子不可能或得足够的能量升到导带中去
。

  红外探测器厂家从电特性看，半导体的导电率介于绝缘体和金属之间。纯净的本证半导体的禁带相对窄一些
，仅有几分之一电子伏特，而绝缘体的禁带是3电子伏特或更大些
。因此，即使在室温下，半导体的一些阶电子也能或得足够的能量，跃过禁带而达到导带。这些电子原来占据的位置成了正电荷
，称为空穴
。存在电场或磁场时，空穴像电子一样流过材料，然而两者流动的方向相反。

  在纯净半导体中，一个电子被激发到导带
，则产生电子空穴对载流子
，两者贡献各自的电导率。本证半导体材料有锗单晶、硅单晶以及按化学计算比例构成的化合物。典型的光伏型本证红外探测器有Si、Ge、GaAs
、InSb、InGaAs和HgCdTe（MCT）等，光伏型本证红外探测器有PbS
、PbSe和MCT。

  截止波长再长的探测器，要求材料的禁带宽度比本证半导体还要小
。减小禁带宽度的一般方法，是在纯净半导体中加入少量的其它杂质，称为掺杂，所得材料称为非本证半导体。在非本证材料中，只有一种载流子提供导电率，n型材料的载流子是电子，而p型的是空穴
。

  许多红外探测器都用锗
、硅作为非本证材料的主体材料，可表示为SiX、GeX。锗
、硅原子有4个阶电子，它们和4个周围的子构成共价键。如果把3个阶电子的杂质原子掺到锗中，则产生一个过剩的空穴。由于杂质能级恰好靠近主体材料阶带的顶部

，所以
，电子从阶带跃迁到杂质空穴
，只需要很小的能力
。留在阶带中的空穴称为载流子，材料则是p型的。与此类似，如果掺入有5个或更多阶电子的杂质，掺杂后称为n型材料。n型、p型材料原则上都可用来制作红外探测器
，通常用的还是p型材料，掺入的杂质有錋、砷
、镓、锌等。