溫差電效應(yīng)是由于不同種類固體的相互接觸而發(fā)生的熱電現(xiàn)象。它主要有三種效應(yīng)：塞貝克（Seebeck）效應(yīng)、帕爾貼（Peltier）效應(yīng)與湯姆遜（Thomson）效應(yīng)。
⑴塞貝克效應(yīng) 若將導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A和B的兩端相互緊密接觸組成環(huán)路，若在兩聯(lián)接處保持不同溫度T1與T2，則在環(huán)路中將由于溫度差而產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)。在環(huán)路中流過的電流稱為溫差電流，這種由兩種物理性質(zhì)均勻的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）組成的上述裝置稱為溫差電偶（或熱電偶），這是法國科學(xué)家塞貝克1821年發(fā)現(xiàn)的。后來發(fā)現(xiàn)，溫差電動(dòng)勢(shì)還有如下兩個(gè)基本性質(zhì)：①中間溫度規(guī)律，即溫差電動(dòng)勢(shì)僅與兩結(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)，與兩結(jié)點(diǎn)之間導(dǎo)線的溫度無關(guān)。②中間金屬規(guī)律，即由A、B導(dǎo)體接觸形成的溫差電動(dòng)勢(shì)與兩結(jié)點(diǎn)間是否接入第三種金屬C無關(guān)。只要兩結(jié)點(diǎn)溫度T1、T2相等，則兩結(jié)點(diǎn)間的溫差電動(dòng)勢(shì)也相等。正是由于①、②這兩點(diǎn)性質(zhì)，溫差電現(xiàn)象如今才會(huì)被廣泛應(yīng)用。
⑵帕爾貼（Peltier）效應(yīng) 1834年帕爾貼發(fā)現(xiàn)，電流通過不同金屬的結(jié)點(diǎn)時(shí)，在結(jié)點(diǎn)處有吸放熱量Qp的現(xiàn)象。吸熱還是放熱由電流方向確定，Qp稱為帕爾貼熱。其產(chǎn)生的速率與所通過的電流強(qiáng)度成正比，即
其中Π12稱帕爾貼系數(shù)，其大小等于在結(jié)點(diǎn)上每通過單位電流時(shí)所吸放的熱量。電流通過兩種不同金屬構(gòu)成的結(jié)點(diǎn)時(shí)會(huì)吸放熱的原因是在結(jié)點(diǎn)處集結(jié)了一個(gè)帕爾貼電動(dòng)熱，帕爾貼熱正是這電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流做正功或負(fù)功時(shí)所吸放的熱量。考慮到不同的金屬具有不同的電子濃度和費(fèi)米能EF，兩金屬接觸后在結(jié)點(diǎn)處要引起不等量的電子擴(kuò)散，致使在結(jié)點(diǎn)處兩金屬間建立了電場(chǎng)，因而建立了電勢(shì)差（當(dāng)然，上述解釋僅考慮了產(chǎn)生溫差電現(xiàn)象的某一方面因素，實(shí)際情況要復(fù)雜得多）。由此可見，帕爾貼電動(dòng)勢(shì)應(yīng)是溫度的函數(shù)，不同結(jié)的帕爾貼電動(dòng)勢(shì)對(duì)溫度的依賴關(guān)系也可不同。上述觀點(diǎn)也能用來解釋當(dāng)電流反向時(shí)，兩結(jié)對(duì)帕爾貼熱的吸放應(yīng)倒過來，因而是可逆的。一般金屬結(jié)的帕爾貼電勢(shì)為μV量級(jí)，而半導(dǎo)體結(jié)可比它大數(shù)個(gè)量級(jí)。
⑶湯姆孫效應(yīng) 1856年W·湯姆孫（即開爾文）用熱力學(xué)分析了塞貝克效應(yīng)和佩爾捷效應(yīng)后預(yù)言還應(yīng)有第三種溫差電現(xiàn)象存在。后來有人從實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)，如果在存在有溫度梯度的均勻?qū)�體中通過電流時(shí)，導(dǎo)體中除了產(chǎn)生不可逆的焦耳熱外，還要吸收或放出一定的熱量，這一現(xiàn)象定名為湯姆孫效應(yīng)，所吸放的熱量稱為湯姆孫熱。湯姆孫熱與佩爾捷熱的區(qū)別是，前者是沿導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）作分布式吸放熱，后者在結(jié)點(diǎn)上吸放熱。湯姆孫熱也是可逆的，但測(cè)量湯姆孫熱比測(cè)量佩爾捷熱困難得多，因?yàn)橐�把湯姆孫熱與焦耳熱區(qū)分開來較為困難。
⑷溫差發(fā)電器 溫差電現(xiàn)象主要應(yīng)用在溫度測(cè)量、溫差發(fā)電器與溫差電制冷三方面。
溫差發(fā)電是利用塞貝克效應(yīng)把熱能轉(zhuǎn)化為電能。當(dāng)一對(duì)溫差電偶的兩結(jié)處于不同溫度時(shí)，熱電偶兩端的溫差電動(dòng)勢(shì)就可作為電源。常用的是半導(dǎo)體溫差熱電偶；這是一個(gè)由一組半導(dǎo)體溫差電偶經(jīng)串聯(lián)和并聯(lián)制成的直流發(fā)電裝置。每個(gè)熱電偶由一N型半導(dǎo)體和一P型半導(dǎo)體串聯(lián)而成，兩者聯(lián)接著的一端和高溫?zé)嵩唇佑|，而N型和P型半導(dǎo)體的非結(jié)端通過導(dǎo)線均與低溫?zé)嵩唇佑|，由于熱端與冷端間有溫度差存在，使P的冷端有負(fù)電荷積累而成為發(fā)電器的陰極；N的冷端有正電荷積累而成為陽極。若與外電路相聯(lián)就有電流流過。這種發(fā)電器效率不大，為了能得到較大的功率輸出，實(shí)用上常把很多對(duì)溫差電偶串、并聯(lián)成溫差電堆。
⑸溫差電制冷器 根據(jù)佩爾捷效應(yīng)，若在溫差電材料組成的電路中接入一電源，則一個(gè)結(jié)點(diǎn)會(huì)放出熱量，另一結(jié)點(diǎn)會(huì)吸收熱量。若放熱結(jié)點(diǎn)保持一定溫度，另一結(jié)點(diǎn)會(huì)開始冷卻，從而產(chǎn)生制冷效果。半導(dǎo)體溫差電制冷器也是由一系列半導(dǎo)體溫差電偶串、并聯(lián)而成。溫差電制冷由于體積十分小，沒有可動(dòng)部分（因而沒有噪音），運(yùn)行安全故障少，并且可以調(diào)節(jié)電流來正確控制溫度。它可應(yīng)用于潛艇、精密儀器的恒溫槽、小型儀器的降溫、血漿的儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)葓?chǎng)合   。