半导体材料具有最佳的热电能量转换性能特性。半导体制冷是建立于塞贝克效应、珀耳帖效应、汤姆孙效应、焦耳效应、傅里叶效应共五种热电效应基础上的制冷新技术。其中，塞贝克效应、珀耳帖效应和汤姆逊效应三种效应表明电和热能相互转换是直接可逆的，另外两种效应是热的不可逆效应。

到了20世纪50年代，随着半导体材料的迅猛发展，热电制冷器才逐渐从实验室走向工程实践，在国防、工业、农业、医疗和日常生活等领域获得应用，大到可以做核潜艇的空调，小到可以用来冷却红外线探测器的探头，因此通常又把热电制冷器称为半导体制冷器。