大多数光子红外探测器只有在低温下才有较高的信噪比和探测率、较长的响应波长和较短的响应时间，因此，介绍一下各类制冷器的原理和适用范围是十分必要的。从原理上将，制冷器有以下种类：
1、利用相变原理
把致冷剂（如液态空气、液氮、固体甲烷、固体氩和干冰等）装在绝热良好的杜瓦瓶中，当有热负载时，致冷剂由液相变为气相或由固相升华为气相而排掉。利用这种原理制成的致冷器有杜瓦瓶和固体致冷器。液氮杜瓦瓶可将红外探测器致冷至77k。在这类致冷器中，不再收集并重新利用自负载吸收热量后的致冷剂。
2、利用高压气体节流效应
根据焦耳-汤姆逊效应，当高压气体低于本身的转换温度并通过一个很小的孔节流膨胀变成低压时，节流后的气体就产生温度降。低压回气经逆流式热交换器，预冷进来的气体，知道气体离开节流阀被液化时为止。节流致冷工作原理如下图：
节流式致冷器也称焦耳-汤姆逊致冷器，分开循环和闭循环两种。开式是由高压钢瓶进气，并把回气放空。闭式是由压缩机供给高压进气，低压回气再送至压缩机形成闭合系统。开式只适合短时间使用，如导引头红外探测器致冷。
节流式致冷器可以是一级的（使用一种气体），也可以是双级的（使用两种气体）。用室温氮气作工质的一级节流致冷器可达77K低温。用第一级氮气节流后的冷量冷却第二级的进气-氖气的双级节流致冷器可达30K低温。
3、利用辐射热交换来致冷
这是红外探测器应用于宇宙空间这个特殊环境所形成的一种致冷方法。在太空环境下，一个热物体可以同3K左右的深冷空间进行辐射热交换而使热物体逐渐冷却。辐射致冷器使一种被动式的致冷器，它不需要外加能源，无运动部件，寿命长、功耗小。辐射致冷器的致冷量较小，约为10-100毫瓦，一级辐射致冷器只能达到100K以上温度。辐射致冷器的热负荷中，红外探测器的热负荷只占1/10，其余为光、机、电的热负荷，因此减少光、机、电的热负荷十分重要。另外，设计辐射致冷器时，既要冷片的热量辐射到太空中去，又要防止太阳、地球等热源进入辐射致冷器的现场。