Absorpcja termiczna
Absorpcja termiczna zachodzi, gdy fotony o długościach fali w dalekiej podczerwieni są wchłaniane przez materiały, co prowadzi do wzbudzenia stanów oscylacyjnych i rotacyjnych w cząsteczkach lub sieciach krystalicznych, w których zostały one zaabsorbowane.
Zgodnie z prawem zachowania energii, absorpcja fotonu w danym materiale powoduje wzrost jego temperatury, co może prowadzić do zmian w jego właściwościach fizycznych. Analizując te zmiany, można określić, ile światła dotarło do detektora. W przypadku półprzewodników, absorpcję promieniowania można przypisać dwóm mechanizmom. Pierwszy z nich dotyczy absorpcji fotonów przez swobodne nośniki ładunku, a drugi odnosi się do absorpcji międzypasmowej, znanej jako absorpcja podstawowa.
Pasmo absorpcyjne związane z przejściem międzypasmowym jest ograniczone od strony długofalowej przez tzw. główną krawędź absorpcji. Energia fotonów odpowiadająca tej krawędzi jest wystarczająca do przeniesienia elektronu z wierzchołka pasma walencyjnego do dna pasma przewodnictwa, co można zapisać jako hv = Eg, gdzie Eg to szerokość przerwy wzbronionej. Jeśli temperatura półprzewodnika lub izolatora jest wyższa, absorpcja międzypasmowa zwykle zachodzi z udziałem fononu, który dostarcza lub zabiera określoną ilość energii, zgodnie z zasadą zachowania energii.
Możliwa jest także absorpcja do stanów leżących poniżej przerwy energetycznej w półprzewodniku lub izolatorze. Wzbudzone stany, które znajdują się poniżej tej przerwy, nie prowadzą do bezpośredniej generacji ładunku. Działanie urządzeń takich jak termopary, bolometry oraz detektory piroelektryczne opiera się na zjawisku absorpcji termicznej.