通常為晶體的熱釋電材料即使在沒有施加電壓的情況下也具有電極化。入射激光脈沖加熱晶體，導(dǎo)致材料膨脹并產(chǎn)生偏振變化。電荷在晶體的相對表面上積累，產(chǎn)生電流，為電容器充電。這個帶電的電容器感應(yīng)出一個電壓，其振幅變化與原始激光脈沖能量成正比。由于產(chǎn)生電流的是溫度變化，因此熱釋電探測器僅響應(yīng)脈沖或調(diào)制輻射。它們對輻射變化的響應(yīng)比熱電堆快得多，并且不受穩(wěn)定背景輻射的影響。

熱釋電探測器的響應(yīng)取決于熱時間常數(shù)(由熱質(zhì)量和元件與其周圍環(huán)境的熱連接決定)和電時間常數(shù)(探測器電路的有效電阻和電容)。因此，具有小熱質(zhì)量的小型檢測器可以具有極快的響應(yīng)。添加黑色涂層以在寬光譜范圍內(nèi)提供均勻吸收通常用于熱釋電傳感器。然而，這種涂層增加了檢測器的熱質(zhì)量，從而降低了頻率響應(yīng)。導(dǎo)致時間響應(yīng)與靈敏度之間的權(quán)衡。具有小熱質(zhì)量的小型探測器可以具有極快的響應(yīng)。

熱釋電探測器通常用于測量脈沖激光的能量，其中脈沖的寬度可能從 fs 到 ms 不等，能量從亞微焦到 J 不等。選擇能量檢測器的熱時間常數(shù)和電時間常數(shù)，以便對每個脈沖進行積分。輸出電壓的峰值是檢測器產(chǎn)生的電荷的量度，因此也是脈沖能量的量度。電荷在下一個脈沖到來之前消散。積分時間或下降時間對脈沖之間的最小間隔或可以精確測量的最大重復(fù)率施加了限制。熱釋電傳感器可用于測量低電平 CW 或準(zhǔn) CW 光源的功率。為此，輻射必須在被檢測之前被調(diào)制或斬波，以便檢測器產(chǎn)生交流輸出信號。