將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構成一個閉合回路，當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這 種現象稱為熱電效應。就是所謂的塞貝克效應。熱電偶探頭就是利用這一效應來工作的。
導體A和B稱為熱電極。溫度較高的一端(T>叫工作端(通常焊接在一起)；溫度較低的一端(To>叫自由端(通常處于某個恒定的溫度下>。
根據熱電勢與溫度函數關系。可制成熱電偶分度表。分度表是在自由端溫度To=00C的條件下得到的。不同的熱電偶具有不同的分度表。
熱電偶是一種測溫度的傳感器，與熱電阻一樣都是溫度傳感器，但是他和熱電阻的區別主要在于： 
一、信號的性質，熱電阻本身是電阻，溫度的變化，使熱電阻產生正的或者是負的阻值變化；而熱電偶，是產生感應電壓的變化，他隨溫度的改變而改變。
二、兩種傳感器檢測的溫度范圍不一樣，熱阻一般檢測0-150度溫度范圍，***高測量范圍可達600度左右（當然可以檢測負溫度）。
熱電偶可檢測0-1000度的溫度范圍（甚至更高）所以，羅斯蒙特3051變送器前者是低溫檢測，后者是高溫檢測。
三、從材料上分，熱阻是一種金屬材料，具有溫度敏感變化的金屬材料，熱耦是雙金屬材料，既兩種不同的金屬，由于溫度的變化，在兩個不同金屬絲的兩端產生電勢差。 四、PLC對應的熱電阻和熱電偶的輸入模塊也是不一樣的，這句話是沒問題，但一般PLC都直接接入4～20ma信號，而熱電阻和熱電偶一般都帶有變送器才接入PLC。要是接入DCS 的話就不*變送器了！熱電阻是RTD信號，熱電偶是TC信號！
五、PLC也有熱電阻模塊和熱電偶模塊，可直接輸入電阻和電偶信號。
六、熱電偶有J、T、N、K、S等型號，有比電阻貴的，也有比電阻便宜的，但是算上補償導線，綜合造價熱電偶就高了。