半導(dǎo)體制冷又稱溫差電制冷，或熱電制冷。它與壓縮式、吸收式等機械制冷在原理和設(shè)備方面均不同。半導(dǎo)體制冷是利用特種半導(dǎo)體材料，制成制冷器件，通電后直接制冷，因此奏名半導(dǎo)體制冷，它是半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域中的一個特殊分支。我國在1956年就開始研制半導(dǎo)體制冷器，并制成了半導(dǎo)體制冷器元件與器件，下面扼要介紹一下，半導(dǎo)體是怎樣制冷的。  ，
1．珀爾帖效應(yīng)：  1834年，·法國科學家珀爾帖首先發(fā)現(xiàn)了熱電制冷和制熱現(xiàn)象，即金屬曲溫差電效應(yīng)。
由兩種不同金屬組成的一對熱電偶，當在熱電偶中通以直流電流時，將在電偶的不同結(jié)點處，產(chǎn)生吸熱和放熱現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為珀爾帖效應(yīng)。但是金屬的珀爾帖效應(yīng)很弱，因之左制冷和制熱上沒有多大實用價值。所以，雖然早在一百多年以前已發(fā)現(xiàn)了這個現(xiàn)象，tP是呈正應(yīng)用于制冷，還是在最近20年，由于半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，使半導(dǎo)體制冷技術(shù)進入一個嶄新礎(chǔ)階段。這是因為半導(dǎo)體材料珀爾帖效應(yīng)較顯著的緣故。
2．N型和P型半導(dǎo)體：半導(dǎo)體制冷器的電偶，是由一種特制的N型和P型半導(dǎo)體組成的。任何物質(zhì)都是由原子組成的，‘而原于是由原子核和電子組成，電子以很高的速度繞原子亨至孟，并受到原子核的吸引，因而受到一定的限制，電子只能在幾個有限的軌道上運轉(zhuǎn)，并不能任意離開。原子內(nèi)各層軌道上的電子具有不同的能量（稱為電子勢能），離原子核最遠層上的電子能量最大，金屬中最外層軌道上的電子，經(jīng)常可以脫離原子核的吸引，而在原子之間運動，形成自由電子，在電場作用相，可以參加導(dǎo)電，如銅等稱為導(dǎo)體。在絕緣體中，電子很難脫離原子核的吸引，不能變成自由電子，故不能參加導(dǎo)電，如橡膠等。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力是介于導(dǎo)體和絕緣體之間。半導(dǎo)體更重要的特性，在于將一定數(shù)量的某種雜質(zhì)摻入半導(dǎo)體中以后，不但能大大增加導(dǎo)電能力，還能摻雜不同種類和數(shù)量的，制造出不同性質(zhì)、不同用途的半導(dǎo)體材料來。將一種雜質(zhì)加到半導(dǎo)體后，會放出自由電子，當然就增加了導(dǎo)電。擊占；這種半導(dǎo)體稱為N型半導(dǎo)體。如在純硅中加入銻就可獲得N型半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體是靠電子導(dǎo)電的，這是它的導(dǎo)電原理?！?nbsp; 另外一種半導(dǎo)體叫P型半導(dǎo)體，它是靠所謂“空穴”．來導(dǎo)電的。在外電場的作用下，  空”穴的面動方向和電于流動方向相反，即空穴是由正松流向負極，。這是P型半導(dǎo)體的導(dǎo)電原
不論N型半導(dǎo)體中助自由電子，還是P型半導(dǎo)體中的空穴，它們都參與導(dǎo)電，統(tǒng)稱為“載頻子”，由“載流子”。導(dǎo)電的現(xiàn)象，’是半導(dǎo)體所特有的，這是由于摻入雜質(zhì)的結(jié)果。
對于半導(dǎo)體制冷材料，不僅需要N型和P型半導(dǎo)體特性，還要根據(jù)不同的摻雜，有目的改變半導(dǎo)體的溫差電動勢率、電導(dǎo)率及熱導(dǎo)率，使這種特制的半導(dǎo)體能滿足制冷的要求。
3．半導(dǎo)體制冷原理：把一個P型半導(dǎo)體和一個N型半導(dǎo)體，：用銅聯(lián)接片焊接而成電偶對(圖2—15—1)，當直流電流從N型半導(dǎo)體流向P型半導(dǎo)體時，則在2、3端的銅聯(lián)接片上產(chǎn)生吸熱現(xiàn)象，此端稱為冷端；而在i、4端的銅聯(lián)接片上產(chǎn)生放熱現(xiàn)象，此端稱為熱端。如果電流方向反過來，則冷、熱端將互換。由于一個電偶對產(chǎn)生的熱電效應(yīng)較小(一般約為1kcal／h左右，視元件的尺寸大小而異)，所以實用上是將數(shù)十個電偶對串聯(lián)而成，  將冷端放在一起、熱端放在一起、稱為熱電堆  
當這個制冷器件中通入一定數(shù)量的直流電時，冷端會逐漸冷卻下來，并出現(xiàn)結(jié)霜；而熱端的溫度逐漸升高，并向周圍環(huán)境放熱。為了弄清楚這個原因，我們可從固2—15—2中，粗略地用載流子(電子和空穴)在流過結(jié)點(金屬和半導(dǎo)體聯(lián)結(jié)點)時勢能的變化采解釋。因為載流子在金屬和半導(dǎo)體中的勢能大小是不同的，所以載流子在流過結(jié)點時，必然會引起能量的傳遞。當電流的極性如圖2—15—1時，電子從電源負極出發(fā)經(jīng)金屬片Ir結(jié)點4IF嚴型半導(dǎo)體*結(jié)點3*金屬片’結(jié)點2，N型．半導(dǎo)體*結(jié)點1‘金屬片，回到電源正極。由于左半部是P型半導(dǎo)體，導(dǎo)電方式是空穴型的，上面已講過，空穴的流動方向與電子流動方向相反。所以空穴是從金屬片*結(jié)點3*P型半導(dǎo)體*結(jié)點4·，金屬片，回到電源負極。
空穴在金屬中具有的能量，低于在P型半導(dǎo)體中空穴所具有的能量。當空穴在電場作用下，由金屬片通過結(jié)點3到達P型半導(dǎo)體時，必須增加一部分能量，但空穴本身是無法增加能量的，只有從金屬片中吸收能量、并把這部分熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榭昭ǖ膭菽埽虼?，在結(jié)點3處的金屬片被冷卻下來。當空穴沿P型半導(dǎo)體通向結(jié)點4流向金屬片時，由于P型半導(dǎo)體中空穴能量大于金屬中空穴的能量，因而要釋放出多余的勢能，并將其熱能放出來，所以結(jié)點4處的金屬被加熱。、·
圖2—15—2中右半部是N型半導(dǎo)體與金屬的聯(lián)結(jié)，是靠自由電子導(dǎo)電的，而電子在金居中的勢能低于，N型半導(dǎo)體中的電子的勢能。在電場作用下，電子從金屬中通過結(jié)點2到達N型半導(dǎo)體時，必然要增加勢能，這部分勢能也只能從金屬片熱能取得，因此使結(jié)點2處的金屬片冷卻下來。當電子從N型半導(dǎo)體經(jīng)過結(jié)點1流向金屆時，因電子是由勢能較高的地方流向勢能較低的地方，故釋放出多余的勢能，并變成熱能，使結(jié)點1處的金屬片加熱，這樣上部的金屬片被冷卻下來，成為冷端；而下部的兩個聯(lián)接片均放出熱量，成為熱端。
當電源正負極性調(diào)換時，因電子及空穴的流動方向?qū)⑴c上述相反，故冷熱端將互換。
綜上所述，半導(dǎo)體制冷的吸熱和放熱是由載流子(電子和空穴)流過結(jié)點時，由勢能的變化而弓3起的能量的傳遞，這就是半導(dǎo)體制冷的本質(zhì)。