בתיאוריה, כל שני מוליכים שונים (או מוליכים למחצה) יכולים להיות מוגדרים כצמדים תרמיים, אך כאלמנטים מעשיים למדידת טמפרטורה, הדרישות עבורם הן רב-גוניות. על מנת להבטיח אמינות ודיוק מדידה מספיק בטכנולוגיה הנדסית, לא כל החומרים יכולים ליצור צמדים תרמיים. באופן כללי, הדרישות הבסיסיות לחומרי אלקטרודה של צמדים תרמיים הם:
(1) בתוך טווח מדידת הטמפרטורה, התכונות התרמו-אלקטריות יציבות, אינן משתנות עם הזמן, בעלות יציבות פיזית וכימית מספקת, ואינן מתחמצנות או מושכות בקלות;
(2) מקדם התנגדות בטמפרטורה נמוכה, מוליכות גבוהה וחום סגולי נמוך;
(3) הפוטנציאל התרמו-אלקטרי שנוצר במדידת טמפרטורה צריך להיות גדול, ויש קשר ליניארי או כמעט ליניארי של פונקציית ערך יחיד בין הפוטנציאל התרמו-אלקטרי לטמפרטורה;
(4) יכולת שחזור חומר טובה, חוזק מכני גבוה, תהליך ייצור פשוט ומחיר סביר.