펠티에 효과, 즉 열전기쌍에 열기전력에 저항하는 전류를 통하게 하면, 고온접점 쪽에서 발열하고, 저온접점 쪽에서 흡열(따라서 냉각)이 이루어지는 효과를 이용하여 냉각공간을 얻는 방법. 열전냉각·전자냉동이라고도 한다.

열전냉동을 효과적으로 실현하기 위해서는 열전소자 재료에 대해 다음과 같은 조건이 요구된다.
①  두 종류의 도전체 접합에 전류를 보내면, 접합부에는 그 방향에 따라 발열 또는 흡열이 생기는데, 그 크기는 펠티에 계수(係數)로 표현되며, 같은 접합의 열전능(熱電能)과 온도를 곱한 것과 같으므로, 펠티에 계수, 따라서 열전력이 큰 접합일 필요가 있다.
②  재료의 저항률이 크면 줄열(熱)이 발생하므로, 이것은 작을수록 좋다.
③  온도차가 생긴 재료 사이의 열전도가 좋으면 냉각효과가 차차 줄어드므로, 열전도율은 낮은 편이 좋다.

금속일 경우, ② 와 ③ 은 모순되는 요구이다. 지금까지 실현된 재료는 게르마늄·실리콘·납-텔루르·비스무트-텔루르·인듐-비소 등의 불순물 반도체이며, ［그림］과 같이 p형과 n형을 도체로 번갈아 접속한 전열부(電熱部)가 단열벽 내에 배열되어 있다. n형에서 금속, 금속에서 p형에 전류를 통하면 냉각되어, 반대전류에서는 발열한다.

냉장고에 실용화된 것 외에, 전류에 따라 온도조절이 쉽고, 또 전류를 반전(反轉)하는 것만으로 온도를 높이는 일도 가능하기 때문에, 소형의 시험용 항온장치에도 사용된다. p-n 한 쌍의 소자에 약 1 V를 가하여 수십 A를 통하게 하는 것이 많다.