热双金属片是一种用于实现温度控制的比较简单的自控元件。它由两层热膨胀系数不同的金属（或合金）组成。热膨胀系数大的一层为主动层，热膨胀系数小的一层为被动层。热双金属片受热时，主动层自由膨胀的长度大于被动层，但由于两层牢固地结合在一起，使热双金属片弯曲成弧形。冷却时则相反。利用这一特性制造的热继电器，常用于电动机的过载保护。热双金属片的主动层与被动层材料有一定组分，例如主动层成分为锰（Mn）75%、镍（Ni）15%、铜（Cu）10%或Ni20%、Mn6%、其余为铁，其热膨胀系数在20～100℃分别为27×10^-6/℃和20×10^-6/℃；而被动层成分为Ni36%，其余为铁，或Ni42%，其余为铁，其热膨胀系数为（1.8～4.8）×10^-6/℃。热双金属片的结合方法有冷轧结合、熔融结合、热轧结合等。

热双金属材料可分为6种：①通用型，适用于多种用途和中等温度范围，有较高的灵敏度和强度。②高温型，适合于在300℃以上工作，有较高强度和良好的抗氧化性能。③低温型，适合于在0℃以下工作。④电阻型，有高低不同的电阻率可供选用，适用于各种小型化、标准化的电器。⑤高灵敏型，具有高灵敏度、高电阻等特性。⑥耐腐蚀型，有良好的耐腐蚀性，适合于在腐蚀性的媒质中使用。