Конкретное преобразование термический энергии в электриче­скую можно выполнить, используя явления в контакте 2-ух метал­лов либо полупроводников, где действуют посторонние силы, которыми обоснована диффузия заряженных частиц.

Величина контактной разности потенциалов зависит не только лишь от параметров  контактирующих материалов, да и от температуры контакта, потому что с температурой связаны энергия свободных электронов и их концентрация.

Рассматривая замкнутую цепь из 2-ух различных металлов (рис. 1а), можно убедиться в том, что при схожей темпера­туре контактов 1 и 2 электронного тока в цепи не получится, потому что контактные разности потенциалов, определяемые формулой     U_k = (A₁ – A₂) : e₀

в обоих контактах схожи, но ориентированы в обратные сто­роны по цепи:

U_k1 – U_k2 = (A₁ – A₂) + (A₂ – A₁) : e₀ = 0

Если один из контактов, к примеру 1, подогреть (t₁  >  t₂), то равнове­сие нарушится — в контакте 1 появится дополнительный скачок потенциала, связанный с нагревом. В данном случае U_k1 > U_K2. В цепи появляется термоэлектродвижущая сила (термо-э. д. е.), абсолютное значение которой пропорционально разности температур контактов:

E_т = U_Kl – U_K2  = E₀(t ₁— t₂),

где Е₀ — величина, зависящая от параметров металлов, образующих контакт.

Таким макаром, термо-э. д. с. появляется в цепи, состоящей из раз­ных металлов, при разной температуре мест соединения.

Термо-э. д. с. в рассматриваемой цепи поддерживается благодаря нагреванию спая 1, т. е. при неизменном расходе термический энергии. В свою очередь термо-э. д. с. является предпосылкой электронного тока.

Но концентрация свободных электронов в металлах велика и при переходе из 1-го металла в другой изменяется сильно мало. В связи с этим контактная разность потенциалов оказывается незначитель­ной и не достаточно находится в зависимости от температуры. По этой причине железные термоэлементы имеют очень малые э. д. с. (в спае платины и железа — 1,9 мВ при разности температур жаркого и прохладного спаев 100° С), а к. п. д. их не превосходит 0,5%. Такие термоэлементы используют для измерения температур (термопары).

Для этого в цепь термопары врубается измеритель термо-э. д. с. — милливольтметр (рис. 1, 6). Термопара в данном случае является источником электронной энергии, а измерительный прибор — приемником.

Не считая контакта 1 главных металлов термопары меж собой образуются контакты их с соединительными проводами (Рис. 1 – 2, 3). В этих контактах тоже имеются контактные разности потенциалов, но они не изменяют термо-э. д. е., если их температура поддерживается схожей.

При наличии случайного числа контактов различных металлов сумма контактных разностей потенциалов в замкнутой цепи остается равной нулю, если все контакты имеют схожую температуру. В этом можно убедиться, составив уравнение, аналогичное вышеприведенному. Независимо от числа контактов термо-э. д. с. пропорциональна разности температур более нагретого контакта и всех других контактов, находящихся при схожей температуре.

В отличие от металлов в полупроводниках при увеличении температуры очень растут концентрации свободных электронов и дырок. Это свойство полупроводников позволяет получить более высочайшие термо-э. д. с. (до 1 мВ на 1° С разности температур) и к. п. д. термоэлементов до 7%.

Полупроводниковый термоэлемент состоит из 2-ух полупроводников (п и р на рис. 2). Какой-то из них имеет электрическую, а другой дырочную электропроводность. При нагревании полупроводников в месте соединения их железной пластинкой очень возрастает концентрация свободных носителей заряда. Потому в полупроводниках появляется диффузия их от жаркого конца к прохладному. В полупроводнике с электрической электропроводностью к прохладному концу передвигаются электроны, в итоге чего этот конец заряжается негативно. В другом полупроводнике к прохладному концу передвигаются дырки, образуя положительный заряд. Появившаяся разность потенциалов противодействует диффузии и при неком значении ее устанавливается равновесие сил электронного поля и посторониих сил, под действием которых идет процесс диффузии носителей заряда. Эта разность потенциалов и является термо-э. д. с. полупроводникового термоэлемента.

Если к прохладным концам полупроводников подключить токопроводящий элемент, к примеру резистор, то появляется замкнутая цепь и электронный ток в ней.