熱釋電紅外探測器是利用某些晶體材料自發極化強度隨溫度變化所產生的熱釋電效應制成的。熱釋電探測器的電信號正比于探測器溫度隨時間的變化率，不需要熱平衡過程，所以其響應速度比其它探測器快得多，一般熱探測器的時間常數典型值在1-0.01s范圍，而熱釋電紅外探測器的有效時間常數抵達10^-4—3×10^-5s。
熱釋電晶體是壓電晶體中的一種，具有非中心對稱的晶體結構，自然狀態下，在某個方向上正負電荷中心不重合，在晶體表面形成一定量的極化電荷，稱為自發極化。
晶體溫度變化時，可引起晶體正負電荷中心發生位移，因此表面上的極化電荷即隨之變化。如下圖所示：
鐵電體的極化強度（單位表面積上的束縛電荷）與溫度有關。當紅外線照射到其表面上時，引起鐵電體（薄片）溫度迅速升高，極化強度很快下降，束縛電荷急劇減少；而表面浮游電荷變化緩慢，跟不上鐵電體內部的變化。
從溫度變化引起極化強度變化到在表面重新達到電平衡狀態的極短時間內，在鐵電體表面有多余浮游電荷的出現，這相當于釋放出一部分電荷，這種現象稱為熱釋電效應。