半導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備方面均不同。半導體制冷是利用特種半導體材料，制成制冷器件，通電后直接制冷，因此得名半導體制冷。

半導體制冷是利用泊爾帖效應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，將在電偶的不同結點處產生吸熱和放熱現象，這種現象稱為珀爾帖效應。隨著半導體技術的發展，使半導體制冷技術進入一個嶄新的階段，使半導體材料珀爾帖效應得到了廣泛的應用。

利用珀爾帖效應制成的半導體制冷器的電偶。是由一種特制的N型和P型半導體組成的。N型半導體是靠電子導電的。而P型半導體是靠所謂“空穴”來導電的。

不論N型半導體中的自由電子，還是P型半導體中的空穴，它們都參與導電，統稱為“載流子”。由“載流子”導電的現象，是半導體所特有的。

半導體制冷原理是把一個P型半導體和一個N型半導體，用銅連接片焊接而成電偶對，當直流電流從N型半導體流向P型半導體時，則在2、3端的銅連接片上產生吸熱現象，此端稱為冷端;而在1、4端的銅連接片上產生放熱現象，此端稱為熱端。如果電流方向反過來，則冷、熱端將互換。

當這個制冷器件中通入一定數量的直流電時，冷端會逐漸冷卻下來，并出現結霜;而熱端的溫度逐漸升高，并向周圍環境放熱。載流子在金屬和半導體中的勢能大小是不同的，所以載流子在流過結點時，必然會引起能量的傳遞。