大多數光子探測器隻有在低溫下才有較高的信噪比和探測率 、較長的響應波長和較短的響應時間 ，因此 ，介紹一下各類製冷器的原理和適用範圍是十分必要的 。從原理上講 ，製冷器有以下種類：
1 、利用相變原理
把製冷劑（如液態空氣 、液氮 、固體甲烷 、固體氬和幹冰等）裝在絕熱良好的杜瓦瓶中 ，當有熱負載時 ，製冷劑由液相變為氣相或由固相升華為氣相而排掉 。利用這種原理製成的製冷器有杜瓦瓶和固體製冷器 。液氮杜瓦瓶可將紅外探測器製冷至77K。在這類製冷器中 ，不再收集並重新利用自負載吸收熱量後的製冷劑 。
2 、利用高壓氣體節流效應
根據焦耳-湯姆遜效應 ，當高壓氣體低於本身的轉換溫度並通過一個很小的孔節流膨脹變成低壓時 ，節流後的氣體就產生溫度降 。低壓回氣經逆流式熱交換器 ，預冷進來的氣體 ，直到氣體離開節流閥被液化時為止 。節流製冷工作原理如下圖 ：
節流式製冷器也稱焦耳-湯姆遜製冷器 ，分開循環和閉循環兩種 。開式時由高壓鋼瓶進氣 ，並把回氣放空 。閉式是由壓縮機供給高壓進氣 ，低至回氣再送至壓縮機形成閉合係統 ，開式隻適合短時間使用 ，如導引頭探測器製冷 。
3 、壓縮氣體等熵絕熱膨脹作外功來製冷
屬於這一類的製冷器有ST製冷器 ，G-M製冷器 、VM製冷器 、BR（或RR）製冷器 。
4 、利用輻射熱交換來製冷
這是紅外探測器應用於宇宙空間這個特殊環境所形成的一種製冷方法 。在太空環境下 ，一個熱物體可以同3K左右的深冷空間進行輻射熱交換而使熱物體逐漸冷卻 。輻射製冷器使一種被動式的製冷器 ，它不需要外加能源 ，無運動部件 ，壽命長 ，功耗小 。
輻射製冷器的製冷量較小 ，約為10-100毫瓦 ，一級輻射製冷器隻能達到100K以上溫度 。輻射製冷器的熱負荷中 ，探測器的熱負荷隻占1/10 ，其餘為光 、機 、電的熱負荷 ，因此減少光 、機 、電的熱負荷十分重要 。另外 ，設計輻射製冷器時 ，既要冷片的熱量輻射到太空中去 ，又要防止太陽 、地球等熱源進入輻射製冷器的視場 。