कुछ गैर-धातु थर्मोकपल सामग्री घटकों, अशुद्धियों और तैयारी के तरीकों की सापेक्ष मात्रा से प्रभावित होती हैं। विभिन्न स्रोतों से सामग्री के नमूनों की तुलना करते समय, थर्मोइलेक्ट्रिक संभावित दरों में बड़े अंतर अभी भी सामान्य हैं। हालांकि, स्थिति आमतौर पर ग्रेफाइट की तरह गंभीर नहीं होती है, क्योंकि लंबे समय तक उच्च तापमान वाले गर्मी उपचार के बिना पर्याप्त रूप से स्थिर माइक्रोस्ट्रक्चर प्राप्त किया जा सकता है।
आमतौर पर गैर-धातु थर्मोकपल भंगुर होते हैं और इनमें तन्य शक्ति कम होती है। इसलिए, वास्तविक गैर-धातु थर्मोकपल आमतौर पर एक मोटी, भारी संयुक्त रॉड या जांच होती है। सबसे आम डिजाइन एक सामग्री की छड़ बनाना और इसे दूसरी सामग्री से बनी ट्यूब में डालना है। गर्म जंक्शन पर एक पिन जोड़ें जहां दो सामग्री संपर्क में हैं। रॉड और ट्यूब के बीच का स्थान खाली हो सकता है, या इन्सुलेट सामग्री से भरा हो सकता है, या रिंग गास्केट से भरा हो सकता है। जांच के ठंडे सिरे को एयर-कूल्ड या वाटर-कूल्ड किया जा सकता है। कुछ मामलों में, सामान्य संदर्भ बिंदु तक ले जाने के लिए पेट से मेल खाने वाले विस्तार तार का उपयोग किया जा सकता है। सामग्री और आवश्यक लंबाई के आधार पर, इस प्रकार की जांच को छोटे आकार के साथ डिजाइन करना संभव हो सकता है। ग्रेफाइट के मामले में, कुछ विशेष उपकरणों को डिजाइन करना संभव है, जैसे कि फिलामेंटरी ग्रेफाइट थर्मोकपल। कुछ लोगों ने अधात्विक पतली फिल्म थर्मोकपल का उपयोग किया है। अन्य सामग्रियों के पतले-फिल्म थर्मोकपल तैयार करने के लिए उपयोग की जाने वाली समान सामान्य प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है।
