制冷器中最常用的半导体制冷器。这种制冷器用导体连接两块不同的金属，接通直流电，则一个接点处温度降低，另一个接点处温度升高。若将电源反接，则接点处的温度相反变化。

这一现象称为珀耳帖效应，又称热-电效应。纯金属的热-电效应很小，若用一个N型半导体和一个P型半导体代替金属，效应就大得多。图为半导体制冷的工作原理。接通电源后，上接点附近产生电子-空穴对，内能减小，温度降低，向外界吸热，称为冷端。另一端因电子-空穴对复合，内能增加，温度升高，并向环境放热，称为热端。

一对半导体热电元件所产生的温差和冷量都很小，实用的半导体制冷器是由很多对热电元件经并联、串联组合而成，也称热电堆。单级热电堆可得到大约60℃的温差，即冷端温度可达-10～-20℃。增加热电堆级数即可使两端的温差加大。但级数不宜过多，一般为2～3级。

半导体制冷器具有无噪声、无振动、不需制冷剂、体积小、重量轻等特点，且工作可靠，操作简便，易于进行冷量调节。但它的制冷系数较小，电耗量相对较大，故它主要用于耗冷量小和占地空间小的场合，如电子设备和无线电通信设备中某些元件的冷却；有的也用于家用冰箱，但不经济。半导体制冷器还可做成零点仪，用来保证热电偶测温中的零点温度。

半导体制冷器的用途很多，可用于制作便携冷藏/保温箱、冷热饮水机等。也用于电子器件的散热。