热电偶也叫温差电偶，是最早出现的一种热电红外探测器件，其工作原理是热电效应。由两种不同的导体材料构成的接点，在接点处可产生电动势。热电偶接收辐射的一端称为热端，另一端称为冷端。
热电效应：如果把这两种不同的导体材料接成回路，当两个接头处温度不同时，回路中即产生电流。
为提高吸收系数，在热端都装有涂黑的金箔构成热电偶的材料，既可以是金属，也可以是半导体。在结构上既可以是线、条状的实体，也可以是利用真空沉积技术或光刻技术制成的薄膜。
实体型的温差电偶多用于测温，薄膜型的温差电堆（有许多个温差电偶串联而成）多用于测量辐射。
温差电偶和温差电堆的原理性结构如下图所示：
热电偶型红外探测器的时间常数较大，所以响应时间较长，动态特性较差，北侧辐射变化频率一般应在10HZ一下。在实际应用中，往往将几个热偶串联起来组成热电堆来检测红外辐射的强弱。