חלק מחומרים תרמיים שאינם מתכתיים מושפעים מהכמות היחסית של רכיבים, זיהומים ושיטות הכנה. כאשר משווים דגימות חומרים ממקורות שונים, הבדלים גדולים בקצבי הפוטנציאל התרמו-אלקטרי עדיין נפוצים. עם זאת, המצב בדרך כלל אינו חמור כמו גרפיט, מכיוון שניתן להשיג מבנה מיקרו יציב מספיק ללא טיפול ארוך טווח בחום בטמפרטורה גבוהה.
בדרך כלל צמדים תרמיים שאינם מתכת הם שבירים ובעלי חוזק מתיחה ירוד. לכן, הצמד התרמי הלא מתכתי הוא בדרך כלל מוט או בדיקה משולבים עבים ומגושמים. העיצוב הנפוץ ביותר הוא יצירת מוט מחומר אחד והכנסתו לצינור העשוי מחומר אחר. הוסף סיכה בצומת החמה שבו שני החומרים נמצאים במגע. החלל בין המוט לצינור יכול להיות ריק, או מלא בחומר מבודד, או מלא באטמי טבעת. הקצה הקר של הגשושית יכול להיות מקורר אוויר או מקורר מים. במקרים מסוימים, ניתן להשתמש בחוט מאריך תואם מהבטן כדי להוביל לנקודת ההתייחסות הרגילה. בהתאם לחומר ולאורך הנדרש, ייתכן שניתן יהיה לעצב סוג זה של בדיקה בגודל קטן יותר. במקרה של גרפיט, אפשר לתכנן כמה מכשירים מיוחדים, כמו צמדים תרמיים של גרפיט חוטי. יש אנשים שהשתמשו בצמדים תרמיים של סרט דק לא מתכתי. נעשה שימוש באותו תהליך כללי המשמש להכנת צמדים תרמיים של סרט דק מחומרים אחרים.
