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，可有助于理解紅外探測器內(nèi)部產(chǎn)生的光電效應(yīng)。

  在簡單的波爾原子模型中，繞原子核旋轉(zhuǎn)的電子被限制在分立的能級上，它們各有各的軌道直徑。除非原子被激發(fā)，電子都占據(jù)著較低的能級。固體的原子靠得很近，由于量子力學(xué)的結(jié)果，單個(gè)原子的分立能級擴(kuò)展成近于連續(xù)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(gè)較高的能帶，不管是占據(jù)或未占據(jù)有電子，都成為導(dǎo)帶。只有導(dǎo)帶中的電子對材料的電導(dǎo)率才有貢獻(xiàn)。

  導(dǎo)電體、絕緣體和半導(dǎo)體有不同的能帶結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電體的明顯標(biāo)紙是導(dǎo)帶沒有被電子全部占據(jù)。絕緣體的電子剛好占據(jù)了階帶中的全部能級，導(dǎo)帶是空的，禁帶很寬，階電子不可能或得足夠的能量升到導(dǎo)帶中去。

  紅外探測器廠家從電特性看，半導(dǎo)體的導(dǎo)電率介于絕緣體和金屬之間。純凈的本證半導(dǎo)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(dǎo)體的一些階電子也能或得足夠的能量，躍過禁帶而達(dá)到導(dǎo)帶。這些電子原來占據(jù)的位置成了正電荷，稱為空穴。存在電場或磁場時(shí)，空穴像電子一樣流過材料，然而兩者流動(dòng)的方向相反。

  在純凈半導(dǎo)體中，一個(gè)電子被激發(fā)到導(dǎo)帶，則產(chǎn)生電子空穴對載流子，兩者貢獻(xiàn)各自的電導(dǎo)率。本證半導(dǎo)體材料有鍺單晶、硅單晶以及按化學(xué)計(jì)算比例構(gòu)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(dǎo)體還要小。減小禁帶寬度的一般方法，是在純凈半導(dǎo)體中加入少量的其它雜質(zhì)，稱為摻雜，所得材料稱為非本證半導(dǎo)體。在非本證材料中，只有一種載流子提供導(dǎo)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、硅作為非本證材料的主體材料，可表示為SiX、GeX。鍺、硅原子有4個(gè)階電子，它們和4個(gè)周圍的子構(gòu)成共價(jià)鍵。如果把3個(gè)階電子的雜質(zhì)原子摻到鍺中，則產(chǎn)生一個(gè)過剩的空穴。由于雜質(zhì)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(zhì)空穴，只需要很小的能力。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(gè)或更多階電子的雜質(zhì)，摻雜后稱為n型材料。n型、p型材料原則上都可用來制作紅外探測器，通常用的還是p型材料，摻入的雜質(zhì)有錋、砷、鎵、鋅等。