Pada tahun 1821, JT Seebeck (1770-1831) menemukan bahwa logam berbeda yang terhubung pada dua lokasi yang berbeda (sambungan) akan mengembangkan mikro-tegangan jika dua persimpangan diadakan pada temperatur yang berbeda. Efek ini dikenal sebagai "efek Seebeck", itu adalah dasar untuk termometer termokopel. Pada tahun 1834, seorang ilmuwan bernama Peltier menemukan kebalikan dari efek Seebeck, sekarang dikenal sebagai "efek Peltier": Ia menemukan bahwa jika kita mengambil termokopel dan menerapkan tegangan, ini menyebabkan perbedaan suhu antara persimpangan. Dia mengalirkan listrik pada dua buah logam yang direkatkan dalam sebuah rangkaian. Ketika arus listrik dialirkan, terjadi penyerapan panas pada sambungan kedua logam tersebut dan pelepasan panas pada sambungan yang lainnya. Pelepasan dan penyerapan panas ini saling berbalik begitu arah arus dibalik. Hal ini menghasilkan pompa panas kecil, kemudian disebut sebagai juga dikenal sebagai pendingin termo-listrik (TEC). Efek Seebeck dan Peltier inilah yang kemudian menjadi dasar pengembangan teknologi termoelektrik. TECs praktis menggunakan beberapa termokopel dalam seri, yang memungkinkan sejumlah besar perpindahan panas. Sebuah kombinasi dari semikonduktor Bismuth Telluride dan ini paling sering digunakan untuk termokopel, semikonduktor yang sangatdoped, yang berarti bahwa kotoran tambahan ditambahkan untuk baik membuat kelebihan (N-jenis semikonduktor), atau kurangnya (semikonduktor jenis-P) elektron bebas. Termokopel di TECs terbuat dari N-jenis dan potongan semikonduktor P-type terikat bersama. Karena elemen peltier adalah pompa panas aktif, mereka dapat digunakan untuk komponen di bawah suhu lingkungan - yang tidak mungkin menggunakan pendingin konvensional, atau bahkan pipa panas.

Sebuah pendingin peltier adalah pendingin yang menggunakan elemen peltier (TEC). Peltier pendingin terdiri dari elemen peltier sendiri, dan heatsink / kipas kombinasi yang kuat untuk mendinginkan TEC. Khas perbedaan suhu maksimum antara sisi panas dan sisi dingin dari TEC, disebut sebagai delta Tmax, adalah sekitar 70 ° C. Apakah ini berarti bahwa hanya menambahkan elemen peltier antara heatsink dan sumber panas akan menyebabkan suhu perangkat didinginkan turun sebesar 70 ° C? Tidak, itu akan terlalu bagus untuk menjadi kenyataan. Dua faktor penting yang harus dipertimbangkan, yaitu :

Nilai maksimum tertentu delta T hanya terjadi ketika elemen peltier tidak mengangkut setiap panas - situasi yang tidak terjadi dalam solusi pendinginan kehidupan nyata. Sebenarnya delta T adalah fungsi linear dari daya ditransfer melalui elemen termal, dengan kemiringan negatif. Contoh dari fungsi seperti, untuk satu TEC tertentu, diilustrasikan dalam grafik berikut, yang merupakan versi stripped-down dari grafik ditemukan dalam bagian 2 dari Panduan Peltier.

Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa, misalnya, jika elemen peltier akan memiliki delta T 55 ° C jika harus bergerak 10W (dalam bentuk panas). Kita bisa melihat bahwa pada satu titik - pada 40 W dalam kasus ini - delta T menjadi nol. Hal ini terjadi ketika TEC telah mencapai kemampuan transfer thermal maksimum (Q max). Jadi, misalnya elemen peltier kita tidak bisa mengangkut lebih dari 40W. Maka grafik ini adalah sedikit disederhanakan, dalam mengikuti bagian dari Panduan Peltier kita akan mendapatkan lebih rinci. Bayangkan bahwa kita mempunyai pendinginan CPU dengan penggunaan daya 35W, menggunakan heatsink konvensional. Akankah penurunan suhu jika kita menambahkan contoh kita peltier elemen antara CPU dan heatsink? Tentu tidak, karena selain mengangkut panas, elemen peltier juga memancarkan sejumlah besar panas (dan dengan demikian menggunakan sejumlah besar listrik). Jadi, heatsink harus mengusir panas secara substansial lebih dari sebelumnya, dan akan mendapatkan jauh lebih panas.  Elemen Peltier memiliki efisiensi yang sangat rendah.  Elemen peltier sebenarnya dapat mengkonsumsi dua kali lebih banyak energi (dalam bentuk listrik) karena digunakan untuk transportasi (dalam bentuk panas). Jadi, jika kita menggunakan elemen Peltier, heatsink digunakan dengan harus jauh lebih kuat daripada heatsink yang digunakan untuk mendinginkan sumber panas tanpa elemen peltier.Jangan bingung jumlah maksimum daya elemen peltier bisa mengangkut dengan jumlah maksimum penggunaan kekuatan elemen peltier. Beberapa pengecer menjual "elemen peltier 80W", tanpa menyatakan apa yang sebenarnya berarti nilai ini. .

Gambar diatas adalah bentuk elemen “empuk” 40x40mm elemen Peltier

Elemen Peltier datang dalam berbagai bentuk. Biasanya, elemen ini terdiri dari jumlah yang lebih besar (misalnya 127) dari termokopel disusun dalam bentuk persegi panjang, dan dikemas antara dua piring keramik tipis. Modul multi-tahap, untuk mencapai nilai delta T tinggi, juga tersedia, tetapi kurang umum. Komersial TEC Unit bunga untuk Geeks PC adalah perangkat satu tahap, sekitar 4 - 6 mm tebal dan tempat dari 15 sampai 40 mm pada sisi. TEC akan memiliki dua kawat keluar dari itu, jika tegangan diterapkan untuk kabel tersebut, maka perbedaan suhu di dua belah pihak tercapai, jika polaritas terbalik pada kabel - maka perbedaan suhu juga terbalik. The TEC ditempatkan di antara CPU / GPU dan heatsink dengan bahan antarmuka termal yang sesuai (pelumas termal). Jadi satu hal yang kita adalah bahwa jika tegangan diterapkan ke arah yang salah maka TEC akan mendinginkan heatsink dan CPU akan panas.

Elemen Peltier datang dalam versi empuk dan non-empuk. Pada peltiers non-empuk, termokopel terlihat dari samping. Pada elemen peltier empuk, kita dapat melihat bahan bantalan (sering silikon) dari samping. Sebagaimana disebutkan di atas, penggunaan daya tinggi dan disipasi daya tinggi adalah masalah terbesar terkait dengan Peltier pendinginan. Pada zaman generasi pertama Pentium CPU, readymade peltier / heatsink kombinasi yang tersedia secara luas, yang dapat diinstal dan digunakan seperti heatsink biasa. Untuk CPU saat ini memiliki disipasi daya lebih dari 100W, membangun sebuah pendingin CPU Peltier hanya menggunakan elemen peltier dan heatsink cukup tantangan, dan siap pakai peltier pendingin langka dan mahal. Dengan pendingin tersebut, lebih dari 200W panas dapat hilang dalam kasus ini. Untuk CPU modern, lebih baik untuk menggabungkan elemen peltier dengan watercooling. Dalam kasus apapun, sistem pendingin yang dihasilkan akan mahal untuk menjalankan, karena penggunaan daya yang tinggi, dan tidak sangat ramah lingkungan. Disipasi daya yang besar akan memerlukan kuat (dan dengan demikian keras) penggemar. Jika pendinginan elemen peltier gagal (misalnya kegagalan kipas atau kegagalan pompa dalam kasus watercooling), hasilnya akan lebih disasterous bahwa jika sistem pendingin konvensional gagal. Bahkan jika CPU kita memiliki perlindungan termal yang akan menyebabkan ia menutup jika suhu terlalu tinggi, elemen peltier masih dapat

membunuh dengan berlanjutnya untuk memanaskan lebih lama. Masalah lain terkait dengan Peltier pendinginan kondensasi

Keuntungan dari elemen peltier

Elemen Peltier memungkinkan pendinginan di bawah suhu ambien, tapi tidak seperti sistem pendingin lainnya yang memungkinkan hal ini (fase uap pendingin), elemen ini lebih murah dan lebih kompak. Elemen Peltier adalah perangkat solid-state tanpa bagian yang bergerak, mereka sangat handal dan tidak memerlukan pemeliharaan apapun.

Kinerja Peltier

Satu hal yang kita harus dipertimbangkan adalah bahwa termokopel akan selalu menjadi termokopel - dan dengan demikian ketika kita menerapkan tegangan dan mendapatkan perbedaan suhu – kita juga akan menyebabkan tegangan kembali diciptakan oleh efek Seebeck. Ini sangat mirip dengan EMF kembali dibuat dalam sebuah motor listrik - dan dengan demikian banyak seperti motor TECs menunjukkan beban kurva output negatif linier tergantung. Hal lain yang terjadi bila tegangan diterapkan di seluruh unit TEC adalah bahwa arus mengalir melalui TEC. Hal ini menyebabkan pemanasan internal melalui I 2 R kerugian. Ini adalah fakta yang sangat

penting karena ini memaksakan lebih banyak panas pada heatsink untuk mendinginkan. Kurva kinerja diatas dari Tellurex . 

Bagan ini menunjukkan TEC sama seperti di atas - tetapi hanya pada 12 volt.  Sumbu vertikal sebelah kiri adalah untuk kedua perbedaan suhu (C) dan juga untuk daya total pada heatsink (watt). Sumbu vertikal sebelah kanan adalah untuk arus (amp).  Hal lain yang penting untuk disadari adalah bahwa TECs dipengaruhi oleh tegangan dan suhu.