Das grundlegende Prinzip eines pyroelektrischen Detektors liegt in der pyroelektrischer EffektDieser Effekt tritt in bestimmten kristallinen Materialien auf, die eine natürliche oder „spontane“ elektrische Polarisation aufweisen. Das bedeutet, dass das Material auch ohne äußeres elektrisches Feld eine inhärente Ausrichtung elektrischer Dipole besitzt, was zu einem resultierenden elektrischen Dipolmoment pro Volumeneinheit führt.
Entscheidend ist das Ausmaß dieses spontane Polarisation Die Polarisation ist temperaturabhängig. Ändert sich die Temperatur des pyroelektrischen Materials, ändert sich auch der Grad der inneren Polarisation. Diese Änderung der Polarisation äußert sich in einer Ansammlung elektrischer Ladung auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Kristalls, senkrecht zur Polarisationsachse.
Werden Elektroden auf diesen Oberflächen angebracht, induziert die Änderung der Oberflächenladung eine messbare Spannung an ihnen oder, falls sie in einen Stromkreis geschaltet sind, einen Stromfluss. Der entscheidende Aspekt ist, dass der Sensor auf die Oberflächenladung reagiert. Änderungsrate der Temperatur (dT/dt), nicht die absolute Temperatur selbst. Wenn Infrarotstrahlung Trifft ein Infrarotstrahl auf den Sensor, erhitzt er das pyroelektrische Material. Bewegt sich die Infrarotquelle oder schwankt ihre Intensität, entstehen kontinuierliche Temperaturänderungen, die ein kontinuierliches (meist alternierendes) elektrisches Signal erzeugen. Stabilisiert sich die Temperatur, stellt sich ein neues Gleichgewicht der Polarisation ein, und die Ladung entweicht (oft durch interne Leckströme oder den externen Stromkreis), wodurch das Signal verschwindet. Daher eignen sich pyroelektrische Detektoren hervorragend zur Erfassung bewegter, warmer Objekte, jedoch nicht zur genauen Messung konstanter Temperaturen.