原理是:当把N型和P型半导体元件联结成电偶对并在两块半导体上通上直流电时，电偶对的一端就会吸热逐渐变冷，这一半导体端叫做冷端另一端会放热变热，称为热端. 是致冷还是加热，以及致冷、加热的速率，由通过它的电流方向和大小来决定. 机理主要是电荷载体在不同的材料中处于不同的能量级，在外电场的作用下，电荷载体从高能级的材料向低能级的材料运动时，便会释放出多余的能量.反之，电荷载体从低能级的材料向高能级的材料运动时，需从外界吸收能量.
半导体加热管是利用半导体空穴原理，实现电子氧空位，促使电子在场强条件下产生碰撞，使电能以面状形式于工质的分子键结合转化热能。
刚开始，加热管自身温度比较低，所以它的电阻比较小。但是，当通电的时间长一点以后，由于其自身是个电阻体，会有发热功率，加热管自身发热，温度升高。温度升高导致电阻增加，会使发热功率下降。当施加电压增加，加热管的发热温度稍微增加，电阻增加，促使功率自动下降。这样不会导致温度大幅上升。
