小型的熱電制冷器通常由商品熱電堆、冷端吸熱器(或冷板)、熱端散熱器（或水箱)、導線等組成。商品熱電堆通常有兩種結構形式：一種是不帶陶瓷板的熱電堆，由半導體元件、銅連接片、元件固定片、框架和導線等組成，焊接成型后，在元件空隙之間充注絕熱材料，然后再把冷、熱端面磨平整，它與散熱器裝配時要在冷、熱端面上墊絕緣層，以防止電路短路；另一種是雙面帶陶瓷板的熱電堆，由氧化鋁陶瓷板、半導體元件、銅連接片、元件固定片、導線等組成，它的兩個單面是電絕緣的.可直接與散熱器連接成熱電制冷器。圖8-23是由上述兩種熱電堆裝配而成的熱電制冷器。
圖8-23(a)的熱電堆使用時，兩個端面與散熱器之間采用的絕緣措施常有以下幾種：
(1)在銅連接片和散熱器之間放一薄層云母片(或滌綸薄膜)，為了保證良好的熱接觸，涂一簿層導熱硅脂并輕微加壓。
(2)散熱器用鋁制，對表面進行陽極氧化處理，其優點是絕緣層薄，并能耐1000 V電壓。
(3)在冷、熱端面上涂一層低熱阻的高強度絕緣漆，也能取得理想的導熱和絕緣效果。
熱電制冷器在使用時，必須注意先裝上冷卻熱端的散熱器或接上冷卻水源，然后才能接通電源制冷，否則會遭致熱電堆的損壞〔時間長了會使熱電堆的釬焊處熔化而造成斷路)。
按使用條件不同，散熱器取不同形式，條件許可時最好使用流水冷卻，散熱器做成大小形狀不等的水箱，如果使用條件限制只能用自然對流或強迫通風散熱.散熱器就做成不同形式的金屬散熱葉片。當制冷器功率不大時，可以用欲冷部件的機殼散熱。在制冷器是瞬時或不連續工作的場合，可以用某些低熔點鹽類來散熱，這些鹽類在熔化時吸收一定的熱量(熔化潛熱)，而溫度不上升。
目前，由于熱電制冷器的應用已非常廣泛。因此在熱電堆商品化的基礎上，制造廠預先給各種熱電堆配上合適的冷卻水箱，制成了規格各異的小型熱電制冷器，供用戶選購。根據產品說明書的要求，只要給制冷器接上合適的直流電源和冷卻水源，就可給被冷卻物提供一個方便的人工冷源。
