半導體制冷系統基于帕爾貼效應，當直流電通過兩種不同半導體材料串聯成的電偶時，電偶的兩端會產生溫差。其優點是結構緊湊、無制冷劑污染、控溫精度高，可實現快速制冷和加熱，且制冷量調節方便。然而，半導體制冷系統制冷量較小，效率會隨溫度降低而下降，目前主要應用于小型試驗箱或對制冷量需求不大的精密試驗場景。