热激电流谱的原理是，将高阻半导体样品置于低温环境下，利用光照产生的非平衡载流子（电子和空穴）填充陷阱能级，接着在无光照条件下以恒定的加热速率将样品逐步加热到高温环境陷在陷阱能级上的电子或空穴会受热激发而依次释放出来，并在外电路中形成一系列随温度变化的电流峰，即热激电流谱，根据谱峰的位置和它所包围的面积，即可以求得陷阱的能级深度和浓度。陷阱释放电子或空穴的过程不仅依赖于陷阱能级的深度，而且还依赖于它的温度和热发射率，能级越浅，释放载流子所需的温度越低。

热激电流谱实验装置尚未商业化，大部分是由实验室研究人员自己搭建的，冷却装置根据冷却方式不同主要有3种类型：小型致冷机冷却的低温样品架及测量电路、流动或循环流动液氮冷却的低温样品架及测量电路、液氮或液氦浸没式低温样品架及测量电路。根据测量样品的不同特征，可制备上下电极条形样品、夹心结构样品、结形样品、叉指状电极样品,以及PN结或Schottky结构样品。

早在20世纪50～60年代，热激电流谱就由R.H.布贝（Bube）等人提出并在高阻硅、以硫化镉为代表的Ⅱ-Ⅵ族化合物和以半绝缘砷化镓为代表的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料研究中得到广泛应用。此后逐步扩展到高阻半导体的各个领域，以及介电材料和聚合物。随着以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体材料和光电子器件的快速发展，热激电流谱在这些领域的研究也越来越受到重视，特别是在与氮化镓电子器件可靠性相关的缺陷研究领域，热激电流谱将发挥重要作用。