Algunos materiales termopares no metálicos se ven afectados por la cantidad relativa de componentes, impurezas y métodos de preparación. Al comparar muestras de materiales de diferentes fuentes, siguen siendo comunes las grandes diferencias en las tasas de potencial termoeléctrico. Sin embargo, la situación no es generalmente tan grave como el grafito, porque se puede obtener una microestructura suficientemente estable sin un tratamiento térmico a alta temperatura a largo plazo.
Por lo general, los termopares no metálicos son frágiles y tienen poca resistencia a la tracción. Por lo tanto, el termopar no metálico real suele ser una varilla o sonda combinada gruesa y voluminosa. El diseño más común es hacer una varilla de un material e insertarla en un tubo hecho de otro material. Agregue un alfiler en la unión caliente donde los dos materiales están en contacto. El espacio entre la varilla y el tubo puede estar vacío, lleno de material aislante o lleno de juntas anulares. El extremo frío de la sonda se puede enfriar por aire o por agua. En algunos casos, se puede usar un cable de extensión a juego desde el estómago para conducir al punto de referencia habitual. Dependiendo del material y la longitud requerida, puede ser posible diseñar este tipo de sonda con un tamaño más pequeño. En el caso del grafito, es posible diseñar algunos dispositivos especiales, como los termopares filamentosos de grafito. Algunas personas han utilizado termopares de película fina no metálica. Se utiliza el mismo proceso general utilizado para preparar termopares de película fina de otros materiales.
