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热电制冷的理论基础是固体的热电效应，在无外磁场存在时，它包括五个效应，导热、焦耳热损失、西伯克(seebeck)效应、帕尔帖(peltire)效应和汤姆逊(thomson)效应。热电制冷又称作温差电制冷，或半导体制冷，它是利用热电效应(即帕米尔效应)的一种制冷方法。
基本热电偶的制冷特性包括制冷量、消耗的电功率、制冷性能系数。
热电制冷的性能由工作参数和电偶本身的材料特性所决定，包括工作电流i、电偶的材料的物理性质(温差电动势、电阻、热导率)等。
为了获得更低的制冷温度(或更大的温差)可以采用多级热电制冷。它由单级电堆联结而成。前一级的冷端是后一级热端的散热器。来直接作为冷媒输入系统，不需要机组开机运行，可以节省大量的能源。