Bu cihazlar, temel olarak fotoelektrik etki prensibine dayanarak çalışır. Fotoelektrik etki, bir atomun enerji alarak elektronlarını daha yüksek bir enerji seviyesine çıkarması ve ardından bu elektronların düşük enerji seviyesine geri dönerek foton yaymasıdır.
Gece görüş dürbünlerinde kullanılan yarı iletken malzemeler, bu süreci daha verimli hale getirir. Yarı iletken malzemelerde, elektronlar daha düşük enerji seviyelerinden daha yüksek enerji seviyelerine geçebilir, bu da gece görüş dürbünlerinin daha hassas çalışmasını sağlar. Gece görüş dürbünlerinde yaygın olarak kullanılan GAAS (Gallium Arsenide) gibi yarı iletkenler, düşük enerji farkları sayesinde elektronların kolayca uyarılmasına olanak tanır.
Gece görüş dürbünü, çevresindeki nesnelerden yayılan elektromanyetik dalgaları toplar. Bu dalgalar, nesnelerin sıcaklıklarına bağlı olarak farklı dalga boylarına sahiptir. Dürbün içindeki yarı iletken malzemeler, bu dalgalardan gelen fotonları kullanarak elektronları uyarır. Uyarılan elektronlar, belirli bir potansiyel farkı ile hızlandırılır ve fosfor özellikli bir yüzeye çarptırılır. Fosfor malzeme, bu çarpışma sonucunda ışık yayarak görüntü oluşturur.
Bu şekilde, gece görüş dürbünleri, karanlık ortamlarda bile, nesnelerin sıcaklık farklarından yayılan elektromanyetik dalgaları tespit ederek görüntü elde eder. Elektronların yarı iletken malzemelerde uyarılması ve fosfor yüzeyinde ışıma yapması, bu teknolojinin temel çalışma prensibini oluşturur.