在圖2-7中，A與B是由兩種成分不同且具有一定熱電特性的材料所構成的熱電極，把它們的一端互相焊接，而另一端連接起來形成回路，便成為一個熱電偶傳感器。

熱電偶的焊接端稱為工作端或熱端，使用時將此端置于被測溫度部位；另一端稱為自由端或冷端。由于不同金屬導體的自由電子密度不同，當A、B兩種金屬帶焊接在一起后，它們的接觸處就會發生電子擴散，電子擴散的速度與自由電子的密度差及連接點所處的溫度成正比。在單位時間內，如果由A擴散到B的電子數比由B擴散到A的多，則A由于失去電子而帶正電，B得到電子而帶負電。

因此，熱電偶傳感器的兩個上端子之間就將有電動勢出現，這個電動勢稱為熱電動勢。熱電動勢的大小與電極的形狀、尺寸無關，只取決于兩種金屬的特性和熱、冷端的溫差。反映這種特性的參數稱為熱電偶的溫度系數，它表示熱端溫度每變化1℃在兩個冷端之間所引起的電動勢變化。故用不同的金屬材料可以組成各種特性的熱電偶傳感器。