半导体制冷器是一种不用制冷剂、没有运动部件的电器。它的热电堆起着普通制冷压缩机的作用，冷端及其热交换器相当于普通制冷装置的蒸发器，而热端及其热交换器则相当于冷凝器。通电时，自由电子和空穴在外电场的作用下，离开热电堆的冷端向热端运动，相当于制冷剂在制冷压缩机中的压缩过程。在热电堆的冷端，通过热交换器吸热，同时产生电子一空穴对，这相当于制冷剂在蒸发器中的吸热和蒸发。在热电堆的热端，发生电子空穴对的复合，同时通过热交换器散热，相当于制冷剂在冷凝器中的放热和凝结。
机械压缩式制冷与热电制冷系统间存在着一些类似的地方，每个系统中，最重要的是热端和冷端内能改变的方法。对于蒸气压缩循环，节流阀是使能量变化的设备。当制冷剂离开冷凝器时，是处在高压和中等温度下的饱和液体；当制冷剂通过节流阀时，是绝热焙相等的节流过程。因此，制冷剂是作为低压、低温、低质量的蒸汽而离开节流阀，而且处于最低的能级状态。这使制冷剂在汽化过程中能吸收大量的热。没有节流阀，压力就不改变，制冷剂的焓就不变，也就不会出现“抽热”。在热电制冷系统中的类似部分是C型和N型半导体材料中存在的电子能量的差。假若整个系统电子能级相同，也就不会出现“抽热”。
