固體能帶理論是表示固體中電子能量分布方式的一種簡便方法 ，扼要介紹一下這一理論 ，可有助於理解紅外探測器內部產生的光電效應。
在簡單的波爾原子模型中 ，繞原子核旋轉的電子被限製在分立的能級上 ，它們各有各的軌道直徑 。除非原子被激發 ，電子都占據著較低的能級 。固體的原子靠得很近 ，由於量子力學的結果 ，單個原子的分立能級擴展成近於連續的能帶 ，這些能帶被電子的禁帶所隔離 。最低的能帶是完全充滿的 ，稱為階帶 。下一個較高的能帶 ，不管是占據或未占據有電子 ，都成為導帶 。隻有導帶中的電子對材料的電導率才有貢獻 。
導電體 、絕緣體和半導體有不同的能帶結構 。導電體的明顯標紙是導帶沒有被電子全部占據 。絕緣體的電子剛好占據了階帶中的全部能級 ，導帶是空的 ，禁帶很寬 ，階電子不可能或得足夠的能量升到導帶中去 。
紅外探測器廠家從電特性看 ，半導體的導電率介於絕緣體和金屬之間 。純淨的本證半導體的禁帶相對窄一些 ，僅有幾分之一電子伏特 ，而絕緣體的禁帶是3電子伏特或更大些 。因此 ，即使在室溫下 ，半導體的一些階電子也能或得足夠的能量 ，躍過禁帶而達到導帶 。這些電子原來占據的位置成了正電荷 ，稱為空穴 。存在電場或磁場時 ，空穴像電子一樣流過材料，然而兩者流動的方向相反 。
在純淨半導體中 ，一個電子被激發到導帶 ，則產生電子空穴對載流子 ，兩者貢獻各自的電導率 。本證半導體材料有鍺單晶 、矽單晶以及按化學計算比例構成的化合物 。典型的光伏型本證紅外探測器有Si 、Ge 、GaAs 、InSb 、InGaAs和HgCdTe（MCT）等 ，光伏型本證紅外探測器有PbS 、PbSe和MCT 。
截止波長再長的探測器 ，要求材料的禁帶寬度比本證半導體還要小 。減小禁帶寬度的一般方法 ，是在純淨半導體中加入少量的其它雜質 ，稱為摻雜 ，所得材料稱為非本證半導體 。在非本證材料中 ，隻有一種載流子提供導電率 ，n型材料的載流子是電子 ，而p型的是空穴 。
許多紅外探測器都用鍺 、矽作為非本證材料的主體材料 ，可表示為SiX 、GeX 。鍺 、矽原子有4個階電子 ，它們和4個周圍的子構成共價鍵 。如果把3個階電子的雜質原子摻到鍺中 ，則產生一個過剩的空穴 。由於雜質能級恰好靠近主體材料階帶的頂部 ，所以 ，電子從階帶躍遷到雜質空穴 ，隻需要很小的能力 。留在階帶中的空穴稱為載流子 ，材料則是p型的 。與此類似 ，如果摻入有5個或更多階電子的雜質 ，摻雜後稱為n型材料 。n型 、p型材料原則上都可用來製作紅外探測器 ，通常用的還是p型材料 ，摻入的雜質有錋 、砷 、镓 、鋅等 。