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。下面介绍热电制冷特点及应用 ：
一、热电制冷的特点
1、结构简单
整个制冷器由热电堆和导线连接而成，没有任何机械运动部件，因而无噪声、无摩擦、可靠性高、寿命长，而且维修方便。
2、体积小
特别在小体积、小负荷的用冷场合，使用热电制冷有其独到的好处。
3、启动快、控制灵活
只要接通电源，即可迅速制冷。冷却速度和制冷温度都可以通过调节工作电流简单而方便池实现。
4、操作具有可逆性
既可以用来制冷，又可以改变电流方向用于制热，因而可以用来制做高于室温到低于室温范围内的和恒温器。
5、主要缺点是效率低，耗电多
由于缺少更好的半导体材料.限制了它的发展。另外，半导体电堆的元件价格很高。综合效率和价格比的因素：在大容量情况下，势电制冷的效率不及蒸气压缩式制冷、价格昂贵。但是蒸气压缩式制冷机的效率随容量的减小而下降，而热电制冷的效率与容量大小无关：且压缩机也不可能做得过于小.而热电制冷小到可以仅由一对基本电偶组成。产冷量在20w以下，温差不超过;50度时、热电制冷的效车高于压缩式制冷。
由于半导体材料内部结构的特点，决定了它产半导体制冷是靠空穴和电子在运动中直接传递能量来实现的。它与蒸汽压缩式和吸收式制冷比较有如下特点：
(1)、半导体制冷不用制冷剂，故无泄漏、无污染，清洁卫生。
(2)、半导体制冷无机械转动部分，因此工作无噪声、无磨损、寿命长、可靠性高、维修方便。
(3)、冷却速度和制冷温度可通过改变工作电流的大小任意调节，灵活性很大。冷却速度快。
(4)、可用改变电流极性来达到冷热端互换的目的，故用于高温恒温器等场合有独到之处。
(5)、体积可以做得很小。例如一个能达到一100℃低温的四级半导体制冷器，其外形尺寸只有一个香烟盒大小。
(6)、制冷量可以很小。制冷量可小至1W或更小。
(7)、半导体制冷需要供给直流电源。
(8)、半导体制冷器价格较高。
半导体制冷的主要缺点是大容量(制冷量)时效率太低，耗电量大约比蒸汽压缩式制冷大一倍。但是，蒸汽压缩式等制冷方法的效率，与其制冷装置本身的容量大小有关。容量越小，效率越低。而半导体制冷的效率与其容量大小无关，即在制冷量极小时，仍保持其效率不变。因此，对于制冷量仅几十瓦的场合，半导体制冷的效率高于其它制冷机。例如，当温差小于50℃，制冷量在20W以下时，半导体制冷装置的效率比蒸汽压缩式高。
由于半导体制冷具有上述特点，在小冷量，小体积等场合下，能够起到其他制冷无法替
代的作用。目前半导体制冷在国防、电子、医疗等方面都已得到应用。半导体冰箱、半导体空调器等已有产品。
综上所述，当制冷量很小时，就应优先考虑采用半导体制冷。我国已生产半导体电偶元件，可以根据要求的制冷量选用，组成半导体制冷装置。
二、热电制冷的应用
需要微型制冷的场合，热电制冷会发挥很好的作用。它在国防、科研、医疗卫生等领域广泛地用作电子器件、仪表的冷却器，或用在低温测仪、器械中，或制作小型恒温器等。
1、热电制冷在电子元件上的应用
使用条件严格、对温度反应敏感的电子元器件，必须保证它们在低温或恒定的温度条件下工作，才能发挥其性能。例如：红外探测器需要在低温下才能有高灵敏度和探测率。硫化铅、硒化铅红外控测器在-10℃时的响应比20℃时的响应要高出几倍;在-78℃时，其探测率可以提高一个数量级。为此用途的热电制冷器，一种是由4级电堆组成，在真空中输入功率10w，达到-95℃的低温，而制冷器本身仅有750g重，连散热器、电风扇加在一起的体积也只有。另一种是二级电堆组成，耗电6w，冷却硫化铅红外探测器，使其讯噪比提高许多倍。
许多电子元件要求在恒温条件下工作，例如电阻、电容、电感、晶体管、石英晶体管等。用热电制冷方法制做恒温器，为它们提供恒温器的温度控制简单、精确。用热敏电阻作感温件，它们的温控精度可达±0.05℃。
2、热电制冷在工业上的应用
①、高真空技术
为了提供极高的真空度，需要在扩散泵上加冷阱。用热电制冷的冷阱与用液态气体(如液态空气、液氮、……)制冷的冷阱相比，前者可以将真空度提高约1个数量级。
②、工业气体含水量的测定与控制
冶金、化工、机械制造工业中，常常需要准确地测定气体的湿度。测定装置中的露点湿度计是很关键的部件。用热电制冷元件制作的露点湿度计具有结构简单、精度高的优点。图3是69式露点仪的示意图。它可以测至-90℃的露点温度。其工作过程如下：被测气体内入口流入零工作室，开动仪器，使镜面开始降温，首先调节光栅 ,使硅光池 的光电压差等于零，这时表示没有信号输出。在整个过程中镜面温度由露点温度显示器Ⅶ自动追踪显示。当温度降以一定程度，镜面出现露珠，此时硅光电池 的受光显著减弱，A与通过I的比较，有信号输出。这个信号经过放大及一系列过程去带动继电器Ⅲ，使指示灯Ⅶ发出指示。同时，制冷电堆的电源停止供电，温度跟踪也随之停止。这时露点温度显示器Ⅶ显示出的值即为露点温度。
3、热电制冷在畜牧业和医学上的应用
在畜牧业中热电制冷主要用于储存良种畜的精液。动物的精子在室温下很快会死亡;在0℃时可存活几天;在-78℃时则可存活几年。因而用热电制冷的冷藏瓶在低温下保存和输送动物精液十分方便。
热电制冷在医学上的应用更为广泛。例如：在外科小手术中，用热电制冷器对浅表的腔壁很薄的小脓肿施行冷冻麻醉，然后可以简单、安全地施行切开排脓手术。又如冷冻止血、冷冻切除白内障等。组织切片中用热电制冷器，设备简单、小巧、降温快，大大缩短制片时间，并能提高制片质量。热电制冷器还是低温手术的冷却设备。用热电制冷器做成降温帽用于为患者头部降温。药用热电冷藏箱，容积在10~20L时，经济性比机械式制冷好，用于保存血桨、疫苗、血清、药品等。生物试验用的小型恒温槽也是采用热电制冷方式。
4、其它方面的应用
在电源充足，运行经济性不作为首要考虑问题的应用场合，取热电制冷可靠、简单、无噪声、无振动、无工质泄漏等长处，用以作空调或冷却装置。如核潜艇、卫星站、飞机、地下建筑的空调器。
在原理上，半导体的制冷片只能算是一个热传递的工具，虽然制冷片会主动为芯片散热，但依然要将热端的高于芯片的发热量散发掉。在制冷片工作期间，只要冷热端出现温差，热量便不断地通过晶格的传递，将热量移动到热端并通过散热设备散发出去。因此，制冷片对于芯片来说是主动制冷的装置，而对于整个系统来说，只能算是主动的导热装置，因此，采用半导体制冷装置的ZENO96智冷版，依然要采取主动散热的方式对制冷片的热端进行降温。
风扇以及散热片的作用主要是为制冷片的热端散热，通常热端的温度在没有散热装置的时候会达到100度左右，极易超过制冷片的承受极限，而且半导体制冷效率的关键就是要尽快降低热端温度以增大两端温差，提高制冷效果，因此在热端采用大型的散热片以及主动的散热风扇将有助于散热系统的优良工作。在正常使用情况下，冷热端的温差将保持在40～65度之间。
中国在半导体制冷技术开始于50年代末60年代初，当时在国际上也是比较早的研究单位之一，60年代中期，半导体材料的性能达到了国际水平，60年代末至80年代初是我国半导体制冷片技术发展的一个台阶。在此期间，一方面半导体制冷材料的优值系数提高，另一方面拓宽其应用领域。中国科学院半导体研究所投入了大量的人力和物力，获得了半导体制冷片，因而才有了现在的半导体制冷片的生产及其两次产品的开发和应用。
