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1光电转换机制及材料差异，决定红外探测器的成本与性能
1.1探测特定波段，实现光电转换的焦平面阵列为红外探测器的核心
高于绝对零度的物体都会向外辐射红外线的机理，是利用红外实现探测功能的基础。红外线是众多不可见光线的一种，又称红外光、红外热辐射，其波长介于微波与可见光之间。理论上，所有温度高于绝对零度（-℃）的物体都会向外辐射红外线，构成了红外探测系统在军民领域广泛运用的前提。目前主流红外成像系统，一般选择不易被大气吸收的3~5μm、8~14μm的热红外线作为主要工作波段，工作在3～5μm波段的称为中波红外探测器，工作在8～14μm波段的称为长波红外探测器。而不同探测目标有不同的辐射特点，需要根据目标辐射温度、背景辐射环境、探测距离等因素来综合考虑选择的探测器。
红外成像系统将探测到的热红外线转换为图像，而红外探测器为该系统的核心组件。红外成像系统用于探测目标红外辐射、并转换为温度分布图像或视频，主要组成包括红外光学系统、红外探测器、数字图像处理电路与算法、机械结构件等。红外探测器是红外成像系统的核心组件，主体为红外焦平面阵列，利用焦平面阵列进行光电转换。红外焦平面阵列由系列N*M个工作单元（也称像元）的集合，每个工作单元由红外探测单元和ROIC读出电路单元两部分组成。位于上层的红外探测单元利用特定敏感材料，吸收红外辐射并产生对应物理性质变化，进而产生微弱电信号；下层的读出电路单元负责读取相应电信号，进行初步信号处理。焦平面阵列将点阵型的红外探测阵列和ROIC读出电路阵列集成在一起，共同封装在一个外壳中，在焦平面阵列上可以实现光电转换和信号预处理。
1.2光电效应与热效应机理差异，决定制冷与非制冷在性能上的不同
根据焦平面阵列工作单元光电转换过程中应用物理原理的不同，红外探测器可分为光子探测器和热探测器。光子探测器基于光电效应，探测器在吸收光子后，敏感材料电子状态发生改变，通过测量光电效应大小，可以确定被吸收的光子数，进而得到目标红外辐射分布。而热探测器则基于热敏材料温升后的物理性质变化（如电阻变化），通过测量这些物理性质的变化，可以确定探测器所吸收的红外辐射能量，同样可以得到目标红外辐射分布。成像机理不同是决定性能差异的核心。基于光电效应的光子探测器，在受到特定频率的红外线辐射后能够瞬时产生光电子，一般系统响应时间为纳秒级；基于热电效应的热探测器，在受到红外辐射后需要升温过程，响应时间为毫秒级，两类探测器在响应时间上相差多个量级。同时，光电效应的激发只需要特定频率辐射，对辐射强度没有要求；热电效应则只在辐射达到一定强度后才能产生可以准确测量的材料物理性质变化，因此制冷在探测率、噪声等效温差等反应灵敏度的指标上同样大幅优于非制冷。
两类探测器应用不同的敏感材料，对应不同工作温度，因此光子型探测器也称制冷型探测器，热探测器则称非制冷探测器。基于不同的物理原理，近年来两类探测器都发展出了多种性能各异的敏感材料。光子探测器的各类敏感材料中，碲镉汞应用最广泛，量子阱（QWIP）、量子点、超晶格材料近年来也都在快速发展。上述敏感材料一般工作于低温环境，如适用于中波段的碲镉汞材料有效工作温度为K（-73℃），当探测器制冷到77K时，该材料的响应波段才能延伸到3~5μm，只有接近绝对零度光谱效应才能超过8μm，因此光子型探测器需要配置制冷器，也称制冷型探测器。而制冷器的应用也决定了制冷型探测器的体积大、功耗大、寿命短。在热探测器的敏感材料中，氧化钒和非晶硅应用最广泛。参考AntoniRogalski年发表的《RecentprogressinHgCdTeinfrareddetectortechnology》，全球范围内应用氧化钒材料的非制冷探测器市场份额达70%，而多晶硅为17%。因为该类材料都工作在常温环境，不需要制冷器，所以热探测器也称非制冷探测器。
制冷型由于敏感材料成本高、使用波段窄、制冷系统成本高等原因，使用成本大幅高于非制冷。制冷型的主要敏感材料如碲镉汞和新型量子材料在制备过程中难以生长、成品率低，导致价格高于非制冷型的常用敏感材料。制冷型不同材料稳定可测的光电效应只集中在部分波段内，导致普通制冷型适用波段较窄，不同波段的探测任务需要使用多个制冷型探测器或是价格更为昂贵的多波段制冷型探测器。非制冷型的响应是温升变化，与频率无关，因此单一热探测器能够基本覆盖完整红外波段，完成各波段探测任务。制冷型的制冷器要求快速制冷、性能稳定、可靠性高，因此制造成本相对较为高昂。
1.3制冷型改进以材料为主，而非制冷型聚焦于缩小像元与改进封装
整体看，红外探测器正朝焦平面阵列规模扩大、像元尺寸和像元间距缩小的方向发展。提升阵列规模与像元密度，能够在不扩大探测器体积的前提下大幅提升探测器的探测与成像能力，像元尺寸和像元间距的缩小都能显著提升阵列密度，且像元间距减小还能节省原材料，降低探测器成本。同时，光学系统的技术更迭有助于探测性能的提升。例如，制冷型领域目前正朝变F数镜头（充分发挥制冷型探测器的高灵敏度和大面阵）、双波段镜头（通过双孔径同时接收中、长两个波段的红外辐射，使系统获得双波段探测能力）发展；非制冷领域，为更好发挥探测器性能需要适配不同的镜头，据《红外成像光学系统进展与展望》，随着体积和重量的大幅减低，非制冷探测器对光路小于1/2焦距的微型红外镜头需求日益提升。不同像元尺寸的红外探测器需要匹配不同的镜头，以国内较大的红外镜头供应商舜宇科技为例，其