目前采用半导体材料锑化铋做成N型和P型热电偶,用模块的方法组成半导体制冷器件。N型材料有多余的电子,有负温差电势。P型材料电子不足,有正温差电势;当电子从P型穿过结点至N型时,其能量必然增加,而且增加的能量相当于结点所消耗的能量。
相反,当电子从N型流至P型材料时, 结点的温度就会升高。 实验证明, 在温差电路中引入第三种材料(铜连接片和导线) 不会改变电路的特性。这样,半导体元件可以各种不同的连接方法满足使用者的要求。
把一只P型半导体和一只N型半导体联结成热电偶, 接上直流电源后, 在接头处就会产生温差和热量的转移。把若干对半导体热电偶对在电路上串联起来, 而在传热方面则是并联的, 这就构成了一个常见的制冷热电堆。
借助热交换器等各种传热手段, 使热电堆的热端不断散热并且保持一定的温度, 把热电堆的冷端放到工作环境中去吸热降温, 这就是半导体制冷的原理。