半导体回路中，电流若从P型半导体向N型半导体流动，会导致P型和N型半导体中的空穴与自由电子彼此间向接头处相向运动，于是导带中的电子与满带中的空穴立即复合，它们的能量会以热的形式从接头处放出。结果使接头处升温成为热端；反之电流由n型半导体进入P型半导体时，P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子因相背而动，逐渐离开接头处而形成少子电流。接头处电子由满带进入到导带便成了自由电子，而在满带中会留下一个空穴，即产生一对电子——空穴对。由于整个过程会吸收大量的热，接头处的温度因此下降成为冷端，由此实现制冷的目的。

以上两个效应的都基于回路中有不同的两种导体组成才成立。而第三种效应——Thomson效应则是一种在单一均匀导体中发生的热能与电能互相转换的现象。如果让电流I通过一段温度分布不均的导体，将会破坏原本的温差分布，导体只有通过吸收或放出热量才能使原有得温度分布得以维持。这就是所谓的Thomson热，它与电流和温度梯度成正比:

V·K﹣1是上面式子中τ即Thomson系数的单位。温度梯度与电流方向相同时，导体吸热，此时τ为正；反之若温度梯度与电流方向相反，导体放热，τ便为负。Thomson效应与Pettier效应有着非常类似的产生条件，但不同之处在于是两种不同导体构成的回路中载流子所具有不同势能导致了Peltier效应中载流子的势能差；而在Thomson效应中，载流子的能量差则归结于温度梯度。

以上便是表现材料热电性能的三个重要热电系数参量。它们的相互之间关系如下:来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-

πab=αabT                 

上式被称作Kelvin关系式

Seebeck和Peltier效应效应在温差发电的热电制冷方面的作用是热电转换方面主要的应用。值得一提的是不仅仅只在接头界面处存在温差电效应，导体内部更是贯穿了热电转换的整个过程，所以这是一种体效应而非界面效应。仅仅和界面处的电荷分布情况有关的接触电势与之有根本上的不同。上世纪初期，德国的阿特克希(Altenkirch)发现并通过实验总结了材料的Seebeck系数α、电导率σ和热导率κ此三者影响了其自身的热电性能。而其中Seebeck系数值是最根本的确保材料热电效应的重要参数；此外较低的热导率，能够保持接头两端的温差也是材料具有良好热电性的另一指标；另外，为使尽可能小地产生焦耳热，材料的电阻也应尽可能小[12]。于是，以上三个指标共同决定了均质热电材料的性能。除此以外，材料整体的热电性能可以用温差电优值Z来表示，其与Seebeck系数α、电导率σ和热导率κ之间的关系为Z=α²σ/κ，单位为K-1，亦常被写作ZT(无量纲优值)。不难发现，热电材料的优值Z被拆分成了热学和电学性能两个部分，其中的电学性能部分(α²σ)称为热电材料的“功率因子”。以上三个都是可以用物理手段直接测量的参量，它们都直接关系着材料内部的能带结构和材料的微观组织结构[12]。