Principe van halfgeleiderkoeling:

Als de voeding omgekeerd is aangesloten, verandert de temperatuur bij het contact omgekeerd. Dit fenomeen wordt het Peltier-effect genoemd, ook wel thermisch elektrisch effect genoemd. Het thermo-elektrische effect van zuivere metalen is erg klein. Als het metaal wordt vervangen door een N-type halfgeleider en een P-type halfgeleider, zal het effect veel groter zijn. Nadat de voeding is ingeschakeld, worden elektronengatparen gegenereerd nabij het bovenste contact, die de interne energie en temperatuur verminderen en warmte naar buiten absorberen, het koude uiteinde genoemd. Het andere uiteinde, als gevolg van de recombinatie van elektronengatparen, verhoogt de interne energie, verhoogt de temperatuur en geeft warmte af aan de omgeving, wat het hete uiteinde wordt genoemd. Het temperatuurverschil en de koelcapaciteit die worden gegenereerd door een paar thermo-elektrische halfgeleiderelementen zijn erg klein. Een praktische halfgeleiderkoeler is samengesteld uit vele paren thermo-elektrische elementen die parallel en in serie zijn geschakeld, ook wel thermozuil genoemd. Eentraps thermozuil kan een temperatuurverschil van ongeveer 60 graden bereiken, dat wil zeggen, de koude eindtemperatuur kan - 10~- 20 graden bereiken. Het temperatuurverschil aan beide uiteinden kan worden vergroot door het aantal thermozuiltrappen te vergroten. Het aantal fasen mag echter niet te veel zijn, in het algemeen 2-3.