半導體制冷（又稱溫差電制冷）是利用回路中的電流通過珀爾帖效應形成溫差電制冷。珀爾帖效應，即當電流以任何兩種導體所構成的電路中流動，在導體的接頭處有吸熱或放熱現象，所吸收或放出的熱量只與兩種導體的性質及接頭溫度有關。
珀爾帖效應相對較弱的電偶對是采用兩種金屬導體形成的，其兩種導體參與導電的載流子的平均能量的差別不大。珀爾帖效應比較強是在N型半導體中主要靠電子導電，在P型半導體中主要靠空穴導電，所以兩種載流子的平均能量差別較大。
目前，很多電子紅酒柜采用此類制冷方式，相比壓縮機制冷方式，半導體制冷的電子紅酒柜為沒有嗓音，非常適合家庭使用。
半導體制冷原理如下圖所示。電子從電源負極出發，經金屬片節點4、P型半導體、節點1、金屬片回到電源正極。但因左半部是P型半導體，導電方式是空穴型的，空穴流動方向與電子流動方向相反，所以空穴是從金屬片、節點3、P型半導體、節點4、金屬片回到電源負極。空穴在金屬當中所具有的能量低于在半導體中所具有的能量，當空穴在電場的作用下，由金屬片通過節點3到達P型半導體時，必須增加一部分能量。但空穴本身無法自己增加能量，只從金屬片中吸收能量，并把這部分熱能變成空穴的勢能，從而在節點3處的金屬片的溫度便降低。這樣一來，上部金屬片的溫度降低，成為冷端，溫度低的金屬片便從周圍介質吸熱，使周圍介質得到冷卻，因而達到了制冷的目的。
