热电效应是一个由温差产生电压的直接转换，是指当受热物体中的电子，随着温度梯度由高温区往低温区移动时，产生电流现象，且反之亦然，当通过直流电时，具有热电能量转换特性的材料可产生致冷功能，称之为热电致冷。这种效应可以用来产生电能，用于测量温度、冷却或加热物体。热测试中最关键的测试工具——热电偶的测温原理就是热电效应。
    热电现象是1823年由德国物理学家Seebeck发现。当时他将指南针放置在由两种不同金属相接合成的线路上，同时在其中的一端接点处以烤炉加热，而见到指针出现偏转的现象。反过来，当直流电通过两种不同导电材料所构成的回路时，接点上将产生吸热或放热的现象，是后来由法国人Peltier在1834年发现，这个现象称Peltier效应，也是TEC的工作原理。
    从散热器设计的角度看，半导体制冷片作为一种特殊的冷却装置，在技术应用上具有以下的优点和特点： 
    1、不需要任何制冷剂，可连续工作，没有污染源和旋转部件，不会产生回转效应，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。结构简单，部件少，维修方便；
    2、半导体制冷片具有两种功能，既能制冷，又能加热，制冷效率一般不高，但制热效率很高，永远大于1。因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统，在那些使用环境温度变化范围很大（有时需要冷却，有时又需要加热的工况下）的设备中，有特殊的优势；
    3、半导体制冷片是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制系统； 
    4、半导体制冷片热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差；
    5、热电效应具有制冷功能，可以将热源温度控制到环境温度以下，这是常规的风冷、自然冷却甚至液冷无法做到的。
缺点：
    制冷温度与环境温度有关；
    热电制冷器本身并不具备冷却能力，仅仅是耗费电量，营造温差。从能量守恒角度来看，热电制冷器最终仍会增加整个系统的能耗和热耗。对于整体结构尺寸已经限定的设备，其价值有限。
    一个不可忽略的事实是，热电效应使得另外一侧温度加高，这样高温面与环境之间的温差被加大，热量传输动力更大。某些情境下，予以引导，也可能给电子散热器产品的热设计带来新的思路。