空穴在金屬中的能量低于p型半導(dǎo)體中空穴所具有的能量，因此空穴由金屬片通過結(jié)點3到達(dá)p型半導(dǎo)體時，必須增加一部分能量，使金屬中的熱能轉(zhuǎn)換為空穴的勢能，結(jié)果結(jié)點3處的金屬片的溫度降低。在結(jié)點4，由于p型半導(dǎo)體中空穴的能量大于金屬中空穴的能量，因而要釋放出多余的勢能，轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芊懦鰜?，使結(jié)點4處的金屬片的溫度升高。圖一的右半部分由n型半導(dǎo)體與金屬片相聯(lián)接，它是靠自由電子導(dǎo)電的，電子在金屬中的勢能低于n型半導(dǎo)體中的電子的勢能，因此在電子從金屬中通過結(jié)點2到達(dá)n型半導(dǎo)體，并再經(jīng)過結(jié)點l流向金屬片時，使結(jié)點2降溫，結(jié)點1升溫。當(dāng)電流方向相反時，吸熱和放熱的方向也相反。

實際的半導(dǎo)體制冷器是由很多半導(dǎo)體p-n結(jié)構(gòu)成的，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖二所示。半導(dǎo)體制冷器工作時兩工作面的溫差為60℃，常見的有12v、3a等規(guī)格。如果把多片半導(dǎo)體制冷器串聯(lián)疊加，可以擴大溫差范圍。