A Peltier modul egy olyan, hűtés/fűtés funkcióra használható félvezető eszköz (Thermo-electronic Cooler = TEC), mely feszültségvezérelt hőszivattyúként működik. A modulra DC feszültséget kapcsolva a kerámia fegyverzetei közül az egyik melegszik, míg a másik lehűl, így az egyikről a másikra hőenergiát pumpál át. Manapság egyre gyakrabban találkozhatunk velük pl. processzorok vagy egyéb kényes, komoly hőt disszipáló elektronikai eszközök hűtésénél vagy éppen autó akkumulátorról üzemelő turista hűtőtáskákban.

A fizikai hatás elmélete

Az eszköz a különböző fémek, illetve fémötvözetek találkozásánál kialakuló ún. érintkezési feszültség fizikai jelenséget használja ki, melyet talán leginkább a Thomas Johan Seebeck német fizikusról elnevezett Seebeck-effektusként ismerünk.

Seebeck modelljéből az derült ki, hogy különböző fémeknek különböznek az elektronok kilépési munkáját, illetve a szabad elektronok koncentrációját tekintve is. Ebben az esetben a kisebb kilépési munkájú fémből elektronok lépnek át a nagyobb kilépési munkájú fémbe, illetve a nagyobb szabad elektronkoncentrációjú fémből a kisebbe. A keletkező thermofeszültség a két hatás eredőjeként értelmezhető. A keletkező thermofeszültség a kapcsolódó két fém szabad elektronkoncentrációjától és a hőmérséklet különbségtől függ.

Amennyiben az így keletkező termoelem kimenetét rövidre zárjuk, a belső ellenállásán áram folyik. A korábban lefektetett elmélet szerint ez csak úgy lehetséges, ha a fegyverzetek hőmérséklete különböző. Igaz ez még úgy is, hogy az alacsonyabb hőmérséklet a környezeti hőmérséklet alá megy, vagyis az eszköz hűtésre használható. Ezt az érdekes felfedezést Jean Charles Peltier francia fizikusnak tulajdonítják. Mivel a fenti okfejtés csak elméleti okoskodás az elhanyagolt veszteségek miatt, az eljárás csakis külső áramforrás felhasználásával valósítható meg.

Különböző fém-átmenetek (ötvözet-átmenetek) léteznek, melyeknél a Peltier-effektus számottevő, úgymint: ZnSb, PbTe, Bi₂Te₃, BpSe, Bi₂Se₃, Sb₂Te₃... stb. Az egyik kombinációban a bizmut tellúr ötvözetet alkalmazzák N-, illetve P-típusú adalékolással. Ezen anyagok felhasználásával a következő ábra szerinti szerkezeti felépítésben termo elektromos modulokat (TEM, hűtőmodul) gyártanak. E cellák segítségével közvetlenül villamos energiából valósíthatjuk meg a hűtést. A hőszivattyú teljesítménye a betáplált áram erősségével, iránya pedig az elektromos polaritással vezérelhető.

Az eszköz hatékony működéséhez persze elengedhetetlen, hogy a fegyverzetek hőleadását elősegítsük (pl. hűtőbordával passzív módon vagy akár ventillátoros légáramoltatással).