Næsten alle ledere er i stand til at generere varme, når en elektrisk strøm er passeret igennem. Det er dog ikke alle ledere, der egner sig til opvarmningselementer. Den rigtige kombination af elektriske, mekaniske og kemiske egenskaber er påkrævet. Opregnet nedenfor er de egenskaber, der er vigtige for varmeelementdesign.
Resistivitet:For at producere varme skal varmeelementet have tilstrækkelig elektrisk modstand. Modstanden må dog ikke være så høj, at den bliver en isolator. Elektrisk modstand er lig med modstanden ganget med længden af lederen divideret med leder tværsnit. For et givet tværsnit, for at have en kortere leder, anvendes et materiale med høj resistivitet.
·Oxidationsresistens:Varme accelererer generelt oxidation i både metaller og keramik. Oxidation kan forbruge varmeelementet, hvilket kan reducere dets kapacitet eller kompromittere dets struktur. Dette begrænser varmeelementets levetid. Til metalliske varmeelementer hjælper legering med en oxid tidligere med at modstå oxidation ved at danne et passivt lag. For keramiske varmeelementer er beskyttende oxidationsresistente skalaer af SiO2 eller Al2O3 mest almindelige. Varmeelementtyper, der ikke er egnede til brug i oxiderende miljøer, såsom grafit, bruges oftest i vakuumovne eller ovne, der indeholder ikke-oxiderende atmosfæregasser, såsom H2, N2, Ar eller He, hvor varmekammeret evakueres af luft.
·Temperaturkoefficient for modstand:Bemærk, at materialets modstand ændres med temperaturen. I de fleste ledere, som temperaturen stiger, øges modstanden også. Dette fænomen har en større effekt på nogle materialer end andre. En højere temperaturkoefficient for resistens bruges for det meste til varmefølende applikationer. For varmeproduktion er det normalt bedre at have en lavere værdi. Selv i nogle tilfælde, hvor ændringen i modstanden kan forudsiges præcist, en kraftig stigning i modstanden er ønskeligt at levere mere magt. For at få systemet til at justere for de skiftende modstands-, kontrol- eller feedbacksystemer anvendes.
·Mekaniske egenskaber:Stive varmeelementer kan deformere, når de bruges ved høje temperaturer. Når materialet nærmer sig sin smeltede eller recrystallization fase, kan materialet svække og deformere lettere i forhold til dets tilstand ved stuetemperatur. Et godt varmeelement kan bevare sin form selv ved høje temperaturer. På en anden note er duktilitet også en ønsket mekanisk egenskab, især til metalliske varmeelementer. Duktilitet gør det muligt at trække materialet ind i ledninger og dannes i form uden at gå på kompromis med dets trækstyrke.
·Smeltepunkt:Bortset fra den temperatur, hvor oxidationen stiger betydeligt, begrænser materialets smeltepunkt også driftstemperaturen. Keramik har generelt højere smeltepunkter end metalliske varmeapparater.
