小型的热电制冷器通常由商品热电堆、冷端吸热器(或冷板)、热端散热器（或水箱)、导线等组成。商品热电堆通常有两种结构形式：一种是不带陶瓷板的热电堆，由半导体元件、铜连接片、元件固定片、框架和导线等组成，焊接成型后，在元件空隙之间充注绝热材料，然后再把冷、热端面磨平整，它与散热器装配时要在冷、热端面上垫绝缘层，以防止电路短路；另一种是双面带陶瓷板的热电堆，由氧化铝陶瓷板、半导体元件、铜连接片、元件固定片、导线等组成，它的两个单面是电绝缘的.可直接与散热器连接成热电制冷器。图8-23是由上述两种热电堆装配而成的热电制冷器。
图8-23(a)的热电堆使用时，两个端面与散热器之间采用的绝缘措施常有以下几种：
(1)在铜连接片和散热器之间放一薄层云母片(或涤纶薄膜)，为了保证良好的热接触，涂一簿层导热硅脂并轻微加压。
(2)散热器用铝制，对表面进行阳极氧化处理，其优点是绝缘层薄，并能耐1000 V电压。
(3)在冷、热端面上涂一层低热阻的高强度绝缘漆，也能取得理想的导热和绝缘效果。
热电制冷器在使用时，必须注意先装上冷却热端的散热器或接上冷却水源，然后才能接通电源制冷，否则会遭致热电堆的损坏〔时间长了会使热电堆的钎焊处熔化而造成断路)。
按使用条件不同，散热器取不同形式，条件许可时最好使用流水冷却，散热器做成大小形状不等的水箱，如果使用条件限制只能用自然对流或强迫通风散热.散热器就做成不同形式的金属散热叶片。当制冷器功率不大时，可以用欲冷部件的机壳散热。在制冷器是瞬时或不连续工作的场合，可以用某些低熔点盐类来散热，这些盐类在熔化时吸收一定的热量(熔化潜热)，而温度不上升。
目前，由于热电制冷器的应用已非常广泛。因此在热电堆商品化的基础上，制造厂预先给各种热电堆配上合适的冷却水箱，制成了规格各异的小型热电制冷器，供用户选购。根据产品说明书的要求，只要给制冷器接上合适的直流电源和冷却水源，就可给被冷却物提供一个方便的人工冷源。
