Temperatūras sensors ir agrāk izstrādātais un visplašāk izmantotais sensora veids. Temperatūras sensoru tirgus daļa ievērojami pārsniedz citus sensorus. Kopš 17. gadsimta sākuma cilvēki ir izmantojuši temperatūru, lai mērītu. Ar pusvadītāju tehnoloģijas atbalstu šajā gadsimtā ir secīgi izstrādāti pusvadītāju termopāru sensori, PN savienojuma temperatūras sensori un integrēti temperatūras sensori. Attiecīgi akustiskās temperatūras sensori, infrasarkanie sensori un mikroviļņu sensori ir secīgi izstrādāti saskaņā ar viļņu un matērijas mijiedarbības noteikumiem.
Ja divu veidu dažādu materiālu vadītāji ir savienoti viens ar otru noteiktā punktā, ja savienojuma punkts tiek apsildīts, iespējamā atšķirība parādīsies daļās, kur tie netiek apsildīti. Šīs potenciālās atšķirības vērtība ir saistīta ar mērījumu punkta temperatūru neapsildāmajā daļā un šo divu vadītāju materiālu. Šī parādība var notikt plašā temperatūras diapazonā. Ja potenciālo starpību mēra precīzi un mēra neapsildāmās daļas apkārtējās vides temperatūru, var precīzi noteikt sildīšanas punkta temperatūru. Tā kā tam jābūt diviem dažādiem materiālajiem vadītājiem, to sauc par "termopāri". Termopāri, kas izgatavoti no dažādiem materiāliem, tiek izmantoti dažādos temperatūras diapazonos, un to jutība atšķiras. Termopāra jutība attiecas uz izejas potenciālās starpības izmaiņām, kad sildīšanas punkta temperatūra mainās par 1 ° C. Lielākajai daļai termopāru, ko atbalsta metāla materiāli, šī vērtība ir aptuveni 5 līdz 40 mikrovolti / ° C.
Termopāra sensoriem ir savas priekšrocības un trūkumi. Tiem ir zema jutība, tos viegli ietekmē vides traucējumu signāli, un tos viegli ietekmē arī priekšamplifikatora temperatūras svārstības, tāpēc tie nav piemēroti nelielu temperatūras izmaiņu mērīšanai. Tā kā termopāra temperatūras sensora jutībai nav nekāda sakara ar materiāla biezumu, temperatūras sensora izgatavošanai var izmantot arī ļoti plānu materiālu. Arī tāpēc, ka metāla materiālam, ko izmanto termopāra izgatavošanai, ir laba elastība, šim smalkās temperatūras mērīšanas elementam ir ļoti liels reakcijas ātrums un tas var izmērīt strauji mainīgos procesus.
