雙金屬片型熱電膨脹閥由傳感元件和調節閥兩部分組成。傳感元件為具有負溫度系數的熱敏電阻;調節閥的主要部分有電熱式閥頭、針閥和閥座，閥頭中設有電加熱器和雙金屬片。圖3-23為其原理圖。

具有負溫度系數(NTC)的熱敏電阻安裝在6mm左右的短管中，短管封裝在蒸發器出口的回氣管上，直接與制冷劑接觸。熱敏電阻與電加熱器申聯后接在24V直流或交流電源上。當蒸發器出口為過熱蒸汽時，由于通電自行加熱，熱敏電阻的阻值降低，使與之串聯的電加熱器中的電流增加，雙金屬片受熱后的形變也增大，帶動閥桿和閥針上移，使閥口開大，流入蒸發器的制冷劑流盤增加。隨著制冷劑流量增大，當蒸發器出口出現飽和狀態時，制冷劑濕蒸汽或液滴與熱敏電阻接觸，由于制冷劑的蒸發冷卻作用，使熱敏電阻的溫度降低，阻值增大，從而減小了電加熱器的輸入電流，雙金屬片帶動閥桿、閥針下移，關小閥口。由于熱敏電阻所在的位置是制冷劑蒸汽在飽和狀態和過熱狀態的反復轉變之中，因此能保證制冷劑在蒸發器中處于飽和狀態下工作(即過熱度=0)，從而使得在任何負荷下。制冷劑都在蒸發器中飽和，在吸氣管中過熱(防止壓縮機液擊)。保證了蒸發器面積充分利用。與熱力膨脹閥相比，熱電膨脹閥可以將系統的制冷能力提高10%以上。

熱電膨脹閥的主要特點是:任何影響膨脹閥輸出量變化的因素(如排氣壓力、環境溫度、蒸發器熱負荷、電源線路電壓等)，雖然都會引起制冷劑流量的變化，但由于最終都受到熱敏電阻控制的補償，所以都不能改變0℃過熱度的控制特性;熱電膨脹閥不需要感溫包和毛細管。由于控制與蒸發器阻力無關，它也不需要外平衡管;熱電膨脹閥適用于除氨以外的制冷劑。