凍干機(jī)的工作原理是預(yù)凍成固體形狀，低溫下升華干燥，首先升華能發(fā)生是因?yàn)閮龈上鋬?nèi)的飽和蒸氣壓低于水的（或者溶劑）的三相點(diǎn)，位于三相點(diǎn)以下的壓力，低于共熔點(diǎn)溫度下升華，升高溫度，物質(zhì)只能從固體變成氣體，發(fā)生升華，而不發(fā)生融化。
升華是一個(gè)吸熱的過程，如果在升華過程中沒有外界給予熱量的話，升華只能吸收自身的熱量，自身產(chǎn)品溫度降低，降低到一定程度，產(chǎn)品溫度與冷阱溫度一致，升華停止，因?yàn)闆]有溫度差，熱量不能傳遞。因此在升華過程中要給板層加熱，提供傳導(dǎo)熱給予升華界面的升華熱量。這個(gè)熱量不能超過升華熱。
在凍干機(jī)中有兩個(gè)大的密閉容器，一個(gè)是凍干箱，一個(gè)是冷阱，它們由主閥連接，當(dāng)主閥打開時(shí)便成為一個(gè)整體的封閉系統(tǒng)。在干燥階段，凍干箱的板層上放有預(yù)凍好的凍結(jié)產(chǎn)品，制品的升華溫度決定了凍干箱的飽和蒸汽壓。在冷阱中，冷阱的制冷表面溫度決定了冷阱內(nèi)的飽和蒸汽壓。
假設(shè)在干燥過程中，凍干箱的升華溫度在-30℃，冷阱的制冷表面溫度也在-30℃，這時(shí)兩個(gè)容器內(nèi)的飽和蒸汽壓相等，如果打開主閥，則從凍干箱跑到冷阱的水汽與從冷阱跑到凍干箱的水汽相等，即處于平衡狀態(tài)。如果冷阱的溫度降低到-50℃，如果打開主閥，則由于凍干箱的壓力大于冷阱的壓力，凍干箱的水汽將流向冷阱，并在冷阱的制冷表面凝華成冰霜，只要冷阱的制冷表面溫度能維持在-60℃，就能維持冷阱的飽和蒸汽壓低于凍干箱，這是一個(gè)傳質(zhì)的過程，也就是蒸發(fā)出來的水蒸氣傳遞的過程，這個(gè)是升華的動(dòng)力。因此冷阱的溫度必須低于產(chǎn)品升華溫度，從而產(chǎn)生水蒸汽的壓力差，獲得升華的動(dòng)力。
板層加熱，冷阱制冷這是升華過程中的動(dòng)力，除此之外還有真空，通過真空調(diào)節(jié)間接控制升華溫度和傳質(zhì)壓差，也是升華的動(dòng)力。