熱電效應是一個由溫差產生電壓的直接轉換，是指當受熱物體中的電子，隨著溫度梯度由高溫區往低溫區移動時，產生電流現象，且反之亦然，當通過直流電時，具有熱電能量轉換特性的材料可產生致冷功能，稱之為熱電致冷。這種效應可以用來產生電能，用于測量溫度、冷卻或加熱物體。熱測試中最關鍵的測試工具——熱電偶的測溫原理就是熱電效應。
熱電現象是1823年由德國物理學家Seebeck發現。當時他將指南針放置在由兩種不同金屬相接合成的線路上，同時在其中的一端接點處以烤爐加熱，而見到指針出現偏轉的現象。反過來，當直流電通過兩種不同導電材料所構成的回路時，接點上將產生吸熱或放熱的現象，是后來由法國人Peltier在1834年發現，這個現象稱Peltier效應，也是TEC的工作原理。
從散熱設計的角度看，半導體制冷片作為一種特殊的冷卻裝置，在技術應用上具有以下的優點和特點：
1、不需要任何制冷劑，可連續工作，沒有污染源和旋轉部件，不會產生回轉效應，工作時沒有震動、噪音、壽命長，安裝容易。結構簡單，部件少，維修方便；
2、半導體制冷片具有兩種功能，既能制冷，又能加熱，制冷效率一般不高，但制熱效率很高，永遠大于1。因此使用一個片件就可以代替分立的加熱系統和制冷系統，在那些使用環境溫度變化范圍很大（有時需要冷卻，有時又需要加熱的工況下）的設備中，有特殊的優勢；
3、半導體制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，便于組成自動控制系統；
4、半導體制冷片熱慣性非常小，制冷制熱時間很快，在熱端散熱良好冷端空載的情況下，通電不到一分鐘，制冷片就能達到最大溫差；
5、熱電效應具有制冷功能，可以將熱源溫度控制到環境溫度以下，這是常規的風冷、自然冷卻甚至液冷無法做到的。
缺點：
- 制冷溫度與環境溫度有關；
- 熱電制冷器本身并不具備冷卻能力，僅僅是耗費電量，營造溫差。從能量守恒角度來看，熱電制冷器最終仍會增加整個系統的能耗和熱耗。對于整體結構尺寸已經限定的設備，其價值有限。
一個不可忽略的事實是，熱電效應使得另外一側溫度加高，這樣高溫面與環境之間的溫差被加大，熱量傳輸動力更大。某些情境下，予以引導，也可能給電子產品的熱設計帶來新的思路。
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