半導體制冷器是由半導體所組成的一種冷卻裝置，於1960年左右才出現，然而其理論基礎Peltier effect(帕爾貼)可追溯到19世紀。如圖是由X及Y兩種不同的金屬導線所組成的封閉線路。
通上電源之後，冷端的熱量被移到熱端，導制冷端溫度降低，熱端溫度升高，這就是的Peltier effect。這現象是在1821年，由一位德國科學家Thomas Seeback首先發現，不過他當時做了錯誤的推論，并沒有領悟到背後真正的科學原理。到了1834年，一位法國表匠，同時也是兼職研究這現象的物理學家Jean Peltier，才發現背後真正的原因，這個現象直到近代隨著半導體的發展才有了實際的應用，也就是[制冷器]的發明(注意，這種叫制冷器，還不叫半導體制冷器)。
由許多N型和P型半導體之顆粒互相排列而成，而N P之間以一般的導體相連接而成一完整線路，通常是銅、鋁或其他金屬導體，最後由兩片陶瓷片像夾心餅乾一樣夾起來，陶瓷片必須絕緣且導熱良好，外觀看起來像三明治。
N型半導體，任何物質都是由原子組成，原子是由原子核和電子組成。電子以高速度繞原子核轉動，受到原子核吸引，因為受到一定的限制，所以電子只能在有限的軌道上運轉，不能任意離開，而各層軌道上的電子具有不同的能量(電子勢能)。離原子核最遠軌道上的電子，經常可以脫離原子核吸引，而在原子之間運動，叫導體。如果電子不能脫離軌道形成自由電子，故不能參加導電，叫絕緣體。半導體導電能力介于導體與絕緣體之間，叫半導體。半導體重要的特性是在一定數量的某種雜質滲入半導體之后，不但能大大加大導電能力，而且可以根據摻入雜質的種類和數量制造出不同性質、不同用途的半導體。將一種雜質摻入半導體后，會放出自由電子，這種半導體稱為N型半導體。
P型半導體，是靠“空穴”來導電。在外電場作用下“空穴”流動方向和電子流動方向相反，即“空穴”由正板流向負極，這是P型半導體原理。
載流子現象：N型半導體中的自由電子，P型半導體中的“空穴”，他們都是參與導電，統稱為“載流子”，它是半導體所，是由于摻入雜質的結果。
半導體制冷材料：不僅需要N型和P型半導體特性，還要根據摻入的雜質改變半導體的溫差電動勢率，導電率和導熱率使這種特殊半導體能滿足制冷的材料。目前國內常用材料是以碲化鉍為基體的三元固溶體合金，其中P型是Bi2Te3—Sb2Te3，N型是Bi2Te3—Bi2Se3，采用垂直區熔法提取晶體材料。
