本发明公开了一种薄型PCR仪，包括一个机壳、整体式散热结构的可升降温的机芯，和机芯上一个用于放置样品管的样品架，其中：整体式散热结构包含一个质量远远大于样品架的并带有储热功能的金属底板。通过在金属底板的上表面或下表面安放散热片结构来节省散热器所占空间。机壳与底板可连成一体，采用热容率和热导率都较高的材料制成，也作为储热和散热结构的一部分。该PCR仪通过一个整体的散热结构，避免了采用过高过大的散热片来散热，从而可将传统的半导体加热制冷型PCR仪做的更薄。该PCR仪通过引入大热容储热模块，可将PCR仪的吸放热效率最优化，也将PCR仪的功率最小化，进一步减小了仪器的体积和能耗。