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热双金属片控温元件是由膨胀系数不同的两层或两层以上的金属或合金，沿着整个接触面彼此牢固结合的复合材料，具有随温度变化而改变形状和产生推力的特性。
其改变温度的热源主要有环境传热、发热体加热和自身发热(通以电流)等。在实际应用中，由于该热源尚不足以使双金属片动作，因此一般还以电热片串联于电路中，并安设于双金属片附近以促进动作。
为使双金属片所控制的温度能按要求调整，一般可加一个调温螺钉来实现。在常温下，双金属片保持平直;当温度上升时，由于两片金属热膨胀系数不同，则热双金属片膨胀系数小的一端弯曲，温度越高，其弯曲得越厉害，当温度下降时，又恢复原状。因此，热双金属片的翘曲方向及曲率大小取决于元件温度、组成元件的物理性能及两层金属的厚度比等因素。
具体应用时，按照所需动作温度旋紧或松开螺钉，从而使双金属片的触点压得松或紧一些。并且按照冷态或一般工作状态时，触点是否接触分为“常闭”或“常开”两种状态。
热双金属片的形状和尺寸以不同的使用要求来定。需要它直线移动时.一般用平直线U字形条片;需要它转动时，一般常用螺旋形或碟形片，这些均可实现触点的慢动作。如需快速动作时，应采用碟形片或热双金属片与弹簧曲柄联动机构。一般应用于电饭锅、电烤箱的普通控温器时，可选用悬臂式直条形热双金属片控温元件。