Neben der Ansteuerung und der Beschaltung sind Kühlbedingungen für das ordnungsgemäße Funktionieren von Leistungshalbleiterbauelementen ausschlaggebend. Die Tatsache, daß das zur zweidimensionalen Analyse thermoelektrischer Transportprobleme notwendige Simulationsgebiet durch den elektrisch aktiven Bereich des zu untersuchenden Bauelements bestimmt ist, zieht zwei grundsätzliche Probleme nach sich. Einerseits ist das für die Wärmeableitung ausschlaggebende Gebiet wesentlich größer, andererseits stellt die Wärmeleitung ein inhärent dreidimensionales Phänomen dar.
Unabhängig von der im konkreten Fall angewandten Montagetechnik und dem verwendeten Gehäusetyp erfolgt die Wärmeabfuhr immer über mehrere Materialschichten zu einer Wärmesenke (z.B. Metallblock) [24], [110], [115], [159]. Die Qualität der Kühlung hängt von der Kühlart ab. Die Verlustwärme kann unmittelbar oder über einen Wärmeträger oder Wärmeleiter an das Kühlmittel abgegeben werden. Zudem können Techniken natürlicher (Luftselbstkühlung) oder verstärkter Kühlung (Fremdlüftung, Flüssigkeitskühlung mit Wasser oder Öl) angewandt werden [94], [191]. Insgesamt stellt die thermisch wirksame Mehrschichtanordnung verschiedener Materialien einen Kettenleiter mit thermischen RC-Gliedern dar. Seine möglicherweise zeitabhängige Wärmeimpedanz bestimmt die im Bauelement maximal zulässige Verlustleistung, wenn die Sperrschichttemperatur einen gewissen Maximalwert nicht übersteigen darf.
Die komplizierten thermischen Umgebungsverhältnisse können nur beschränkt in die Randbedingungen des thermoelektrischen Transportproblems Eingang finden, bei dem die Energiekonversion in einem kleinen, elektrisch aktiven Gebiet betrachtet wird. Die Beschreibung der thermischen Umgebung des Simulationsgebietes kann nur durch die Modellierung von Wärmeübergangszahlen erfolgen.
In der Praxis geht man weniger methodenstreng als pragmatisch vor. Wärmeübergangszahlen (pro Polygon des Simulationsgebietes definierbar) werden als Fitparameter verwendet. Die in der Literatur verwendeten Werte weichen sehr stark voneinander ab.