半導體製冷片，也叫熱電製冷片，是一種熱泵。它的優點是沒有滑動部件，應用在一些空間受到限制，可靠性要求高，無製冷劑汙染的場合。利用半導體材料的Peltier效應，當直流電通過兩種不同半導體材料串聯成的電偶時，在電偶的兩端即可分別吸收熱量和放出熱量，可以實現製冷的目的。它是一種產生負熱阻的製冷技術，其特點是無運動部件，可靠性也比較高。利用半導體製冷的方式來解決LED照明系統的散熱問題，具有很高的實用價值。
原理
在原理上，半導體製冷片是一個熱傳遞的工具。當一塊N型半導體材料和一塊P型半導體材料聯結成的熱電偶對中有電流通過時，兩端之間就會產生熱量轉移，熱量就會從一端轉移到另一端，從而產生溫差形成冷熱端。但是半導體自身存在電阻當電流經過半導體時就會產生熱量，從而會影響熱傳遞。而且兩個極板之間的熱量也會通過空氣和半導體材料自身進行逆向熱傳遞。當冷熱端達到一定溫差，這兩種熱傳遞的量相等時，就會達到一個平衡點，正逆向熱傳遞相互抵消。此時冷熱端的溫度就不會繼續發生變化。為了達到更低的溫度，可以採取散熱等方式降低熱端的溫度來實現。
當一塊N型半導體材料和一塊P型半導體材料聯結成電偶對時，在這個電路中接通直流電流後，就能產生能量的轉移，電流由N型元件流向P型元件的接頭吸收熱量，成為冷端由P型元件流向N型元件的接頭釋放熱量，成為熱端。吸熱和放熱的大小是通過電流的大小以及半導體材料N、P的元件對數來決定。
優點及特點
半導體製冷片作為特種冷源，在技術應用上具有以下的優點和特點：
1、不需要任何製冷劑，可連續工作，沒有汙染源沒有旋轉部件，不會產生迴轉效應，沒有滑動部件是一種固體片件，工作時沒有震動、噪音、壽命長，安裝容易。
2、半導體製冷片具有兩種功能，既能製冷，又能加熱，製冷效率一般不高，但制熱效率很高，永遠大於1。因此使用一個片件就可以代替分立的加熱系統和製冷系統。
3、半導體製冷片是電流換能型片件，通過輸入電流的控制，可實現高精度的溫度控制，再加上溫度檢測和控制手段，很容易實現遙控、程控、計算機控制，便於組成自動控制系統。
4、半導體製冷片熱慣性非常小，製冷制熱時間很快，在熱端散熱良好冷端空載的情況下，通電不到一分鐘，製冷片就能達到最大溫差。
5、半導體製冷片的反向使用就是溫差發電，半導體製冷片一般適用於中低溫區發電。
6、半導體製冷片的單個製冷元件對的功率很小，但組合成電堆，用同類型的電堆串、並聯的方法組合成製冷系統的話，功率就可以做的很大，因此製冷功率可以做到幾毫瓦到上萬瓦的範圍。
7、半導體製冷片的溫差範圍，從正溫90℃到負溫度130℃都可以實現。
半導體溫差電片件應用範圍
通過以上分析，半導體溫差電片件應用範圍有：製冷、加熱、發電，製冷和加熱應用比較普遍，有以下幾個方面：
1，軍事方面：飛彈、雷達、潛艇等方面的紅外線探測、導行系統。
2、醫療方面；冷力、冷合、白內障摘除片、血液分析儀等。
3、實驗室裝置方面：冷阱、冷箱、冷槽、電子低溫測試裝置、各種恆溫、高低溫實驗儀片。
4、專用裝置方面：石油產品低溫測試儀、生化產品低溫測試儀、細菌培養箱、恆溫顯影槽、電腦等。
5、日常生活方面：空調、冷熱兩用箱、飲水機、電子信箱等。此外，還有其它方面的應用，以後再和大家一一介紹。