Основной частью термоэлектрического охлаждающего устройства является полупроводниковый термоэлемент.
Его образуют последовательным соединением двух полупроводниковых прямоугольных брусков 1 и 4, составляющих ветви термоэлемента. Отрицательную ветвь элемента выполняют из полупроводника с электронной проводимостью, например, из теллуристого свинца, положительную ветвь – из полупроводника с дырочной проводимостью, например из теллуристой сурьмы. В качестве материалов для полупроводниковых пар используют и другие соединения из сурьмы, теллура, висмута, селена и др. Полупроводники спаивают медными пластинами 3 и 5. Термоэлементы последовательно соединяют в батарею. Если термоэлемент соединить с источником постоянного тока проводами 2 и пропустить через него ток, то один из спаев будет охлаждаться и поглощать тепло 
, другой – нагреваться и выделять тепло Q.
Рис. 11. Полупроводниковый термоэлемент.
При этом тепло от холодного спая с температурой 
переносится к теплому спаю с температурой Т. В спаях поглощается и выделяется тепло, добавочное по отношению к теплу Джоуля - Ленца, которое распределяется поровну между ними. Вследствие теплопроводности полупроводников часть тепла возвращается от теплого спая к холодному, уменьшая . В термоэлектрических охлаждающих устройствах хладагентом служит поток движущихся электронов, называемый иногда электронным «газом». Поэтому такое охлаждение называется электронным. Функции холодильного компрессора выполняет электрический генератор или другой источник тепла.
В автономном каютном термоэлектрическом кондиционере термоэлементы 1 соединены между собой последовательно в батарею.
Рис. 12. Каютный автономный кондиционер (воздухоохладитель)
с термоэлектрическим охлаждением.
Промежутки между полупроводниковыми брусками заполнены с целью изоляции эпоксидной смолой 5. Для увеличения поверхностей теплообмена как холодные, так и теплые спаи снабжены ребрами. В потоке охлаждаемого воздуха размещены ребра холодных спаев 8. Ребра теплых спаев 3 охлаждает забортная вода. Циркуляция воздуха через охлаждаемое помещение и воздухоохладитель осуществляется центробежным вентилятором.
2 - соединительные спаи термоэлементов;
4 - охлаждающая забортная вода;
6 - к источнику постоянного тока;
7 - воздух из судового помещения, подаваемый вентилятором.
Если изменить направление тока, то термоэлектрический воздухоохладитель превращается в воздухонагреватель (тепловой насос). К преимуществам термоэлектрических охлаждающих устройств относятся: отсутствие движущихся частей и хладагента (в обычном понимании), бесшумность, надежность и долговечность работы, удобство регулирования. Эти устройства работают на постоянном токе и требуют установки громоздких выпрямителей тока и обладают малой экономичностью. Холодильный коэффициент равен 0,6 – 1,5, что значительно меньше, чем у паровых компрессионных машин.
Электронное охлаждение на судах применяют в случае небольших холодопроизводительностей до 1000 ккал/час (1,2 кВт). Однако с развитием полупроводниковой техники область его применения будет расширяться.