熱釋電紅外傳感器由濾光片、熱釋電探測元和前置放大器組成，補償型熱釋電傳感器還帶有溫度補償元件，圖所示為熱釋電傳感器的內部結構。為防止外部環境對傳感器輸出信號的干擾，上述元件被真空封裝在—個金屬營內。

熱釋電傳感器的濾光片為帶通濾光片，它封裝在傳感器殼體的頂端，使特定波長的紅外輻射選擇性地通過，到達熱釋電探測元+在其截止范圍外的紅外輻射則不能通過。

熱釋電探測元是熱釋電傳感器的核心元件，它是在熱釋電晶體的兩面鍍上金屬電極后，加電極化制成，相當于一個以熱釋電晶體為電介質的平板電容器。當它受到非恒定強度的紅外光照射時，產生的溫度變化導致其表面電極的電荷密度發生改變，從而產生熱釋電電流。

前置放大器由一個高內阻的場效應管源極跟隨器構成，通過阻抗變換，將熱釋電探測元微弱的電流信號轉換為有用的電壓信號輸出。