一、預備知識：
1．Peltier effect（珀爾帖效應）：
珀爾帖效應的論述很簡單——當電流通過熱電偶時，其中一個結點散發熱而另一個結點吸收熱，這個現象由法國物理學家Jean Peltier在1834年發現。
2．P型半導體
半導體材料的一種形式，其導帶中的電子密度超過了價帶中的空穴密度。P型材料通過增加受主(acceptor)雜質來形成，例如在矽上摻雜硼。
3．N型半導體
半導體材料的一種形式，在導帶中的電子密度大於在價帶中的空穴密度的半導體，N型材料通過對矽的晶體結構中加入施主雜質(摻雜)——比如砷或磷——來得到。
二、珀爾帖效應套用
半導體致冷器是由半導體所組成的一種冷卻裝置，於1960左右才出現，然而其理論基礎Peltier effect可追溯到19世紀。如圖是由X及Y兩種不同的金屬導線所組成的封閉線路。
通上電源之後，冷端的熱量被移到熱端，導致冷端溫度降低，熱端溫度升高，這就是著名的Peltier effect 。這現象最早是在1821年，由一位德國科學家Thomas Seeback首先發現，不過他當時做了錯誤的推論，並沒有領悟到背後真正的科學原理。到了1834年，一位法國表匠，同時也是兼職研究這現象的物理學家 Jean Peltier，才發現背後真正的原因，這個現象直到近代隨著半導體的發展才有了實際的套用，也就是[致冷器]的發明(注意，這種叫致冷器，還不叫半導體致冷器)。
三、半導體致冷法的原理以及結構：
半導體熱電偶由N型半導體和P型半導體組成。N型材料有多餘的電子，有負溫差電勢。P型材料電子不足，有正溫差電勢；當電子從P型穿過結點至N型時，結點的溫度降低，其能量必然增加，而且增加的能量相當於結點所消耗的能量。相反，當電子從N型流至P型材料時，結點的溫度就會升高。
直接接觸的熱電偶電路在實際套用中不可用，所以用下圖的連線方法來代替，實驗證明，在溫差電路中引入第三種材料（銅連線片和導線）不會改變電路的特性。
這樣，半導體元件可以用各種不同的連線方法來滿足使用者的要求。把一個P型半導體元件和一個N型半導體元件聯結成一對熱電偶，接上直流電源後，在接頭處就會產生溫差和熱量的轉移。
在上面的接頭處，電流方向是從N至P，溫度下降並且吸熱，這就是冷端；而在下面的一個接頭處，電流方向是從P至N，溫度上升並且放熱，因此是熱端。
因此是半導體致冷片由許多N型和P型半導體之顆粒互相排列而成，而N／P之間以一般的導體相連線而成一完整線路，通常是銅、鋁或其他金屬導體，最後由兩片陶瓷片像夾心餅乾一樣夾起來，陶瓷片必須絕緣且導熱良好，外觀如下圖所示。
