Принцип работы элементов Пельтье основан на эффекте Пельтье — возникновении разности температур при протекании электрического тока. 12

В основе работы лежит контакт двух полупроводниковых материалов с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. 1 При протекании тока через контакт таких материалов электрон должен приобрести энергию, чтобы перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости другого полупроводника. 1 При поглощении этой энергии происходит охлаждение места контакта полупроводников. 1 При протекании тока в обратном направлении происходит нагревание места контакта полупроводников, дополнительно к обычному тепловому эффекту. 1

Элемент Пельтье состоит из одной или более пар небольших полупроводниковых параллелепипедов — одного n-типа и одного p-типа в паре, которые попарно соединены при помощи металлических перемычек. 1 Электрический ток протекает последовательно через все параллелепипеды. 1 В зависимости от направления тока верхние контакты охлаждаются, а нижние нагреваются — или наоборот. 1 Таким образом электрический ток переносит тепло с одной стороны элемента Пельтье на противоположную и создаёт разность температур. 1

Если охлаждать нагревающуюся сторону элемента Пельтье, например при помощи радиатора и вентилятора, то температура холодной стороны становится ещё ниже. 1