A heterostructure thermionic cooler and a method for making thermionic coolers, employing a barrier layer of varying conduction bandedge for n-type material, or varying valence bandedge for p-type material, that is placed between two layers of material. The barrier layer has a high enough barrier for the cold side to only allow "hot" electrons, or electrons of high enough energy, across the barrier. The barrier layer is constructed to have an internal electric field such that the electrons that make it over the initial barrier are assisted in travel to the anode. Once electrons drop to the energy level of the anode, they lose energy to the lattice, thus heating the lattice at the anode. The barrier height of the barrier layer is high enough to prevent the electrons from traveling in the reverse direction.

Ένα thermionic δοχείο ψύξης ετεροδομής και μια μέθοδος για τα thermionic δοχεία ψύξης, ένα στρώμα εμποδίων της ποικίλης διεξαγωγής bandedge για το υλικό ν-τύπων, ή το σθένος bandedge για το υλικό π-τύπων, το οποίο τοποθετείται μεταξύ δύο στρωμάτων του υλικού. Το στρώμα εμποδίων έχει ένα αρκετά υψηλό εμπόδιο για την κρύα πλευρά για να επιτρέψει μόνο τα "καυτά" ηλεκτρόνια, ή τα ηλεκτρόνια της αρκετά υψηλής ενέργειας, πέρα από το εμπόδιο. Το στρώμα εμποδίων κατασκευάζεται για να έχει ένα εσωτερικό ηλεκτρικό πεδίο έτσι ώστε τα ηλεκτρόνια που το κάνουν πέρα από το αρχικό εμπόδιο βοηθιούνται στο ταξίδι στην άνοδο. Μιά φορά πτώση ηλεκτρονίων στο ενεργειακό επίπεδο της ανόδου, χάνουν την ενέργεια στο δικτυωτό πλέγμα, θερμαίνοντας κατά συνέπεια το δικτυωτό πλέγμα στην άνοδο. Το ύψος εμποδίων του στρώματος εμποδίων είναι αρκετά υψηλό να αποτρέψει τα ηλεκτρόνια από το ταξίδι στην αντίστροφη κατεύθυνση.