Mõnda mittemetallist termopaari materjale mõjutavad komponentide suhteline hulk, lisandid ja valmistamismeetodid. Erinevatest allikatest pärit materjaliproovide võrdlemisel on endiselt levinud suured erinevused termoelektrilise potentsiaali määrades. Olukord pole aga üldiselt nii tõsine kui grafiit, sest piisavalt stabiilse mikrostruktuuri saab ilma pikaajalise kõrge temperatuuriga kuumtöötlemiseta.
Tavaliselt on mittemetallist termopaarid rabedad ja halva tõmbetugevusega. Seetõttu on tegelik mittemetallist termopaar tavaliselt paks, mahukas kombineeritud varras või sond. Levinuim disain on teha ühest materjalist varras ja sisestada see teisest materjalist torusse. Lisage tihvt kuumale ristmikule, kus need kaks materjali kokku puutuvad. Varda ja toru vaheline ruum võib olla tühi või täidetud isoleermaterjaliga või täidetud rõngastihenditega. Sondi külm ots võib olla õhkjahutusega või vesijahutusega. Mõnel juhul võib maost sobivat pikendusjuhet kasutada, et viia see tavapärasesse võrdluspunkti. Olenevalt materjalist ja vajalikust pikkusest võib seda tüüpi sonde olla võimalik konstrueerida väiksema suurusega. Grafiidi puhul on võimalik projekteerida mõningaid eriseadmeid, näiteks filamentgrafiidist termopaare. Mõned inimesed on kasutanud mittemetallist õhukese kilega termopaare. Kasutatakse sama üldist protsessi, mida kasutatakse muudest materjalidest õhukese kilega termopaaride valmistamiseks.
