通過實際經驗及測試發現，導致制冷片失效的原因主要有以下4個方面：

1、熱應力：

失效機理：半導體致冷器工作時一面吸熱、一面放熱，兩面工作在不同的溫度上。因為半導體材料和其他部件（導銅和瓷片）的熱膨脹系數不同，導致致冷器內部的熱電材料與導流片、瓷片之間產生熱應力，長時間工作尤其是頻繁進行冷熱交變工作后導致熱電材料與導流片結合部形成缺陷甚至開裂，引發致冷器失效。

2、電化學腐蝕：

失效機理：半導體致冷器使用時，冷面溫度一般會降低到露點以下。如果致冷器的密封不好，水汽會進入到致冷器內部，通電時引起電化學腐蝕導致半導體致冷器內部短路影響使用效果。針對這種失效機理，在一般的致冷器設計中，要在致冷器的四周封裝硅橡膠或環氧樹脂膠加以密封，可以在一定程度上緩解由于水汽浸入而引起的電化學腐蝕，適用于一般場合。

3、物質遷移（擴散）：

失效機理：半導體致冷器長時間使用過程中，導流片中的銅元素以及焊料當中的錫元素會向半導體材料中擴散，使該接頭處形成缺陷甚至斷裂，同時導致半導體材料性能降低以至最終失效。

4、半導體晶體損壞：

失效機理：半導體材料在形成和加工過程中會產生裂紋等缺陷，每個半導體致冷器是由很多對半導體材料組成的，焊接后相當于很多個焊點。半導體致冷器長時間使用后，尤其是工作電壓接近最大溫差電壓時，半導體材料本身缺陷和焊點之間的差異逐步擴大，缺陷點產生熱量大于其他部位，最終導致缺陷部位斷路致冷器不能工作。