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本文系统的阐述了热电效应的基本规律，分析了半导体制冷的基本原理并给出了工程上常用的设计公式，并从非平衡热力学的角度出发，研究了半导体元件内部温度场分布的情况，给出了半导体制冷更一般的简化计算公式。在此基础上，研究了半导体多级制冷内部组合结构对制冷性能的影响，并进行了优化，最后，通过开展半导体多级制冷实验来验证理论分析的正确性。在理论研究方面，主要做了以下工作：1．建立了稳态情况下半导体元件的一维传热模型，结果表明n型元件和p型元件内部温度场的分布是相似的，在温度梯