La jonction des deux métaux dissemblables qui s'interface avec le milieu cible, la jonction de détection, est enfermée dans une gaine appelée sonde. Un thermocouple mis à la terre est celui où la jonction de détection est câblée directement à la paroi de la sonde. Le résultat est un très bon transfert de chaleur de la cible et un temps de réponse rapide.
La jonction de détection d'un thermocouple non mis à la terre est isolée électriquement de la paroi de la sonde. Cela se traduit par un temps de réponse plus lent, mais l'isolation électrique des thermocouples non mis à la terre leur confère des avantages importants par rapport aux versions mises à la terre: ils durent plus longtemps, ils s'interfacent plus facilement avec l'instrumentation et ils éliminent les problèmes de boucle de masse. (Les problèmes de boucle de terre proviennent de la connexion involontaire d'un circuit à la terre.
Un thermocouple exposé est celui où la jonction est à l'extérieur de la paroi de la sonde et exposée au milieu cible. Ils ont le meilleur transfert de chaleur et le temps de réponse le plus rapide, mais sont limités par les types de supports cibles où ils peuvent être utilisés. Ils ne conviendraient pas aux milieux cibles caustiques ou corrosifs, par exemple. Dans les cas où un temps de réponse rapide est essentiel, le thermocouple exposé pourrait bien être le meilleur choix.
