熱電偶也叫溫差電偶 ，是最早出現的一種熱電探測器件 ，其工作原理是熱電效應 。由兩種不同的導體材料構成的接點 ，在接點處可產生電動勢 。熱電偶接收輻射的一端稱為熱端 ，另一端稱為冷端 。
熱電效應 ：如果把這兩種不同的導體材料接成回路 ，當兩個接頭處溫度不同時 ，回路中即產生電流 。為提高吸收係數 ，在熱端都裝有塗黑的金箔構成熱電偶的材料 ，既可以是金屬 ，也可以是半導體 。在結構上既可以是線 、條狀的實體 ，也可以是利用真空沉積技術或光刻技術製成的薄膜 。
實體型的溫差電偶多用於測溫 ，薄膜型的溫差電堆（有許多個溫差電偶串聯而成）多用於測量輻射 。熱電偶型紅外探測器的時間常數較大 ，所以響應時間較長 ，動態特性較差 ，北側輻射變化頻率一般應在10HZ以下 。
在實際應用中 ，往往將幾個熱偶串聯起來組成熱電堆來檢測紅外輻射的強弱 。