半导体制冷的技术模型是珀尔帖效应，其机理主要是电荷载体在不同的材料中处于不同的能量级，在外电场的作用下，电荷载体从高能级的材料向低能级的材料运动时，便会释放出多余的能量。反之，电荷载体从低能级的材料向高能级的材料运动时，需从外界吸收能量。能量在不同材料的交接面以热的形式放出或吸收。金属材料的珀尔帖效应较微弱，而半导体材料的珀尔帖效应则强得多，所以在实际工程中采用半导体制冷。

技术特点

与压缩式制冷机相比，半导体制冷器具有以下优点：

(1)无运动部件，因而工作时无噪声，无磨损、寿命长，可靠性高。

(2)不使用制冷剂，故无泄漏，对环境无污染。

(3)半导体制冷器参数不受空间方向的影响，即不受重力场影响，在航天航空领域中有广泛的应用。

(4)作用速度快，工作可靠，使用寿命长，易控制，调节方便，可通过调节工作电流大小来调节器制冷能力。也可通过切换电流的方向来改变其制冷或供暖的工作状态。

(5)尺寸小，重量轻，适合小容量、小尺寸的特殊的制冷环境。

半导体制冷器虽有许多优点，但也有一些缺点有待克服。

(1)在大制冷量的情况下，半导体制冷器的制冷效率比机械压缩式冷冻机低。因此，半导体制冷器只能用作小功率制冷器。

(2)电偶对中的电源只能使用直流电源，如果使用交流电源，就会产生焦耳热，达不到吸热降温的目的。

(3)电偶堆元件采用高纯稀有材料，再加上工艺条件尚未十分成熟，导致元件成本比较高，目前还不能在普通制冷领域广泛使用。

半导体制冷技术的应用

半导体制冷器作为先进的无污染制冷器材，将在工农业、医疗、科研、国防等领域得到广泛的应用。

(1)在电子工业中，半导体制冷器作为低温温度稳定器，可用来提高电子元器件的性能。例如，在半导体制冷器产生的低温环境中，红外探测器性能明显提高，即响应时间缩短，灵敏度提高，响应波长展宽，背景噪音下降；光电倍增管暗电流和噪声降低；石英晶体振荡频率稳定等等。

(2)半导体制冷器作为一种冷源，可以代替干冰，实现无冷媒的冷源，用于测量、控制和提高工艺性能。例如，在真空扩散泵中采用冷阱，真空度可提高一个数量级。在实验室中，半导体制冷器用于样品的凝固点、浊点分析和测定时，可对任意点进行简易可靠的温度控制，减小了通常用冰、二氧化碳干冰或机械制冷所带来的麻烦。

(3)半导体制冷器可用于气象学中的露点温度测定、照片及x光底片定影显影、材料行业的低温物理性能实验、工业气体含水量的测定与控制等。

(4)在医疗和临床上，病理半导体冷冻机已得到广泛的应用。因此，手术病理报告十几分钟就可做出(常规石蜡切片一般要23天)，大大提高了诊断周期，为外科医生及时确定手术方案提供了可靠的依据。在脑外颅脑降温帽、眼科白内障摘除器、半导体冷冻刀、皮肤冷冻治疗中也得到应用。用半导体制冷器可制作冷热一体箱，即将冷端做成冰箱，热端做成温箱，实现一机两用，节省能源。用半导体制冷器做成的药用半导体冷藏箱，可以很好的保存血浆、疫苗、血清、药品等。

(5)计算机主板上的CPU正常工作时就会散发热量，多数采用小风扇降温，噪音较大。如果将小风扇改为半导体制冷器，降温效果会更好。

(6)半导体制冷器也使用在车辆、核潜艇、驱逐舰、深潜器、减压舱、地下建筑等特殊环境下的空调、冷藏和降湿装置。随着制冷性能的不断提高，成本逐渐降低，半导体制冷器必将得到广泛的应用。