当一段金属丝的两端施加电压时，金属丝会流过并加热。这种现象被称为电流的热效应。1821托马斯，德国科学家?约翰?赛贝克（seebeck）发现电流热效应的反向效应是，当对金属丝的两端施加不同的温度时，金属丝的两端会产生电势，闭合电路后金属丝中会有电流。这种现象被称为热电效应，也被称为塞贝克效应。
热电偶（thermocouple）将两种不同材料的金属一端连接起来，用热电效应测量温度。热电偶中两种金属的连接端称为测量端，也称为热端；相应的一端称为冷端。冷端作为参考端，早期使用冰水温度（0℃）作为参考。通过测量的电压的不同，以冷端为参考，来计算热端的温度。随着技术的发展，热电偶的冷端不必是0℃。目前有一些市场PLC例如，热电偶模块S7-1200的SM1231 Thermocouple，测量端的温度可以通过冷端补偿技术根据测量的电压值计算
V31=S(T)xΔT；
其中S(T)称为塞贝克系数，ΔT金属两端的温差，V31由温差引起的电压差。
由于金属丝两端在不同温度下会产生电压差，为什么热电偶要使用两种金属？
答:如果电压表的探针使用与被测金属丝相同的金属，理论上电压表不会测量任何电压。因为这相当于延长金属丝，延长金属丝两端没有温差，所以不会产生电压差。不同金属的塞贝克系数不同，测量电压等于两种材料塞贝克系数函数差的积分，这也是热电偶使用两种不同金属的原因。
根据两种金属的类型和含量，热电偶可分为不同类型。分类中热电偶的字母标志也称为分度号。
热电偶温度传感器具有量程大、成本低、响应速度快、耐久性好等特点，广泛应用于工业现场的温度测量。R可测量型热电偶1700多度（℃）的高温，广泛应用于高温测量场合。
热电阻 Resistance Temperature Detector(简称 RTD)它是一种特殊的电阻，其电阻值会随着温度的升高而增加，并随着温度的降低而降低。温度测量是在工业上使用的。并非所有的金属都适合制造RTD，符合这一特性的材料需要满足如下几个要求：
1）金属的电阻值与温度变化呈线性关系；
2）金属对温度变化敏感，即单位温度变化引起的电阻变化（温度系统）
数)比较大；
3）金属能抵抗温度变化引起的疲劳，耐久性好；
符合上述要求的金属不多，常见RTD材料有：铂（Pt）、镍（Ni）和铜（Cu）。
以铂热电阻为例，根据其电阻值可分为Pt50、Pt100、和Pt1000等等。名称中的值表示热电阻0℃下电阻值。Pt100，表示传感器在0℃下电阻值为10Ω；而Pt1000，则表示该传感器在0℃下的电阻值为1000Ω 。
RTD热电阻在不同温度下的阻值可以用公式：R=R0(1+αT)来近似计算。
其中：
1）R0表示RTD在0℃下的电阻值；
2）α 称为温度系数，表示单位温度下电阻的变化值；
3）T表示测量温度，单位为℃；
根据RTD热电阻的引出线的数量的不同，RTD可分为两线制、三线制和四线制。测温模块采用电桥平衡的原理，RTD作为电桥的一个臂进行测量。
两线制RTD的引线是直接在电阻的两端引出两条导线到测温模块上。两线制RTD传感器没有考虑引出导线的电阻，误差较大，仅适用于精度要求不高的场合。
为了消除RTD引线对测量结果的影响，许多RTD采用三线制形式。三线制是在两线制的基础上，从电阻的一端引出第三条线。三线制RTD可以在很大程度上消除传感器引线本身对测量结果的影响，检测精度比两线制有很大的提高。
四线制RTD是在三线制的基础上又增加了一条线，即电阻的两端各有两条线。四线制RTD可以完全消除引线电阻的影响，精度非常高，一般用在实验室或者对精度要求很高的场合。
RTD的线性度优于热电偶，是目前最精确和最稳定的温度传感器。但由于电阻的变化需要时间，因此其响应速度较慢。同时其价格也相对较贵，适用于对精度有一定要求且成本控制不严的场合。
近年因为溫室效应造成全球气候异常，各产品就以能符合节能及绿能为设计目标，为此许多的电子电器产品就不能随时运作，只有在人接近或经过时才需要启动相关功能，因此就需要一个传感器能侦测人体的红外线，而热释电传感器就是最佳的解決方案。
热释电Pyro-electirc Infrared Detector(简称PIR)传感器外壳有一片多层镀膜可以阻绝大部分红外线，只让温度接近36.5℃的波长的红外线通过，很适合用来做为人体红外线的移动侦测。
当一些晶体受热时，在晶体两端会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由热变化产生的电极化现象，称为热释电效应。通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中，附着在晶体表面的自由电子所中和，所以自极化电矩不能表现出来。而当温度变化时，晶体结构中的正负电荷重心相对移位，自极化发生变化，晶体表面就会产生电荷耗尽，电荷耗尽的状况正比于极化程度。能产生热释电效应的晶体称为热释电体或热释电元件，其常用的材料有单晶（LiTaO3 等）、压电陶瓷（PZT 等）及高分子薄膜（PVFZ 等）。
热释电传感器就是利用热释电效应进行温度侦测的。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有ΔT 的变化时，热释电效应会在两个电极上产生电荷ΔQ，两电极之间产生微弱电压ΔV。由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗匹配。热释电效应所产生的电荷ΔQ 会跟空气中的离子所结合消失，当环境温度稳定不变即ΔT=0时，传感器无输出；当人体进入检测区时，因人体温度与环境温度有差别，产生ΔT，则有信号输出；若人体进入检测区不动，则温度没有变化，传感器没有输出，所以这种传感器能检测人体或者动物的活动。
热释电红外传感器主要由外壳、滤光片、热释电元件PZT、场效应管FET等组成。其中，滤光片设置在视窗处，组成红外线通过的视窗。滤光片为6mm多层膜干涉滤光片，对太阳光和荧光灯的短波长（约5mm以下）可很好滤除。热释电元件PZT将波长在8mm～12mm 之间的红外信号的微弱变化转变为电信号，为了只对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面上通常覆盖有特殊的菲涅耳滤光片，使环境的干扰受到明显的抑制作用。
菲涅耳透镜根据菲涅耳原理制成，把红外线分成可见区和盲区，同时又有聚焦的作用，使热释电人体红外传感器（PIR）灵敏度大大增加。菲涅耳透镜分折射式和反射式两种，其作用：一是聚焦作用，将热释的红外信号折射（反射）在PIR上；二是将检测区分为若干个明区和暗区，使进入检测区的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化的热释红外信号，这样PIR就能产生变化的电信号。如果再在热电元件上接有适当的电阻，当元件受热时，电阻上就有电流流过而产生电压信号。
综上所述，三种不同测温的传感器，它们基于材料的不同而实现温度与电压信号之间的转换。热电偶、热电阻都是基于金属材料而实现的温度侦测，热释电是利用的晶体材料实现的温度侦测。