随着科技和生活水平的提升，人们对温度控制手段提出了更高的要求，希望寻找清洁、精准、快速的降温方式。热电制冷技术凭借体积小、无运动部件、响应快、污染小、适用范围广等优点得到广泛的研究和应用，但也受到了制冷量不足、COP低等缺点的制约。在热电材料尚未获得突破的情况下，对传统热电制冷器进行结构优化成为提升性能的有效手段。在这一背景下，为提升热电制冷器性能提出了L形热电臂结构，分析了L形热电制冷器的性能影响因素及性能表现。
　　本文建立了热电制冷器的多物理场模型，分析了热电制冷器的能量平衡方程，讨论了热电制冷器的性能影响因素，通过结构的调整优化提出L形热电制冷器。采用有限元方法分析L形热电制冷器的各项尺寸参数(热电臂高度、热电臂截面积、热端铜片高度、热端铜片宽度)对热-电输运通量、热-电输运路径和最大冷却通量的影响，选取了合适的结构尺寸。进一步研究L形热电制冷器的稳态性能、启动特性和脉冲过冷特性，将各项性能与传统热电制冷器进行对比，分析L形热电制冷器的优势和特点。
　　研究表明，传统热电制冷器的热电臂高度越小性能越优，而L形热电制冷器可以改变热电臂中的热输运、电输运路径为L形，显著减小流经长度，使L形热电制冷器获得接近薄膜热电制冷器的性能。在使用传统工艺的加工的前提下，L形热电制冷器的最大冷却通量可较传统Π形热电制冷器最优设计提升76.30%。在与同尺寸Π形热电制冷器的性能对比中，L形热电制冷器的最大冷却通量、COP提升显著，在不同的输入电流、冷热端负荷下均可获得更好的性能，同时其启动时间可以减少58.78%。L形热电制冷器的脉冲过冷性能表现中过冷温降大、过热温升小、到达冷端最低温度快，具备显著优势。本研究为热电制冷器的结构优化设计提供了新的思路。