Đèn điện tử hoạt động dựa trên nguyên lý phát xạ nhiệt điện tử. Khi cathode được làm nóng, nó sẽ phát ra các electron. Các electron này được đẩy về phía anode do sự chênh lệch điện thế giữa cathode và anode. Trong quá trình di chuyển, dòng electron có thể được điều khiển bởi lưới điều khiển, cho phép đèn điện tử khuếch đại hoặc chỉnh lưu tín hiệu điện.

Hiệu suất và đặc tính của đèn điện tử phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cấu trúc hình học, vật liệu cathode, và điện áp hoạt động. Việc hiểu rõ nguyên lý này giúp kỹ sư thiết kế và tối ưu hóa đèn điện tử cho các ứng dụng cụ thể.

Có nhiều loại đèn điện tử khác nhau, mỗi loại được thiết kế cho các ứng dụng cụ thể. Dưới đây là một số loại phổ biến nhất:

Đèn điện tử vẫn được ưa chuộng trong lĩnh vực âm thanh chuyên nghiệp và audiophile. Nhiều người tin rằng đèn điện tử mang lại âm thanh "ấm" và "mềm mại" hơn so với các thiết bị bán dẫn. Trong lĩnh vực này, đèn điện tử thường được sử dụng trong:

Trong lịch sử phát triển của ngành phát thanh và truyền hình, đèn điện tử đã đóng vai trò then chốt. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các máy phát sóng công suất cao, nơi khả năng xử lý công suất lớn của đèn điện tử là ưu điểm vượt trội. Ngày nay, mặc dù đã bị thay thế trong nhiều ứng dụng, đèn điện tử vẫn được sử dụng trong một số thiết bị phát sóng chuyên dụng.

Trong lĩnh vực truyền hình, ống tia cathode - một dạng đặc biệt của đèn điện tử - đã là thành phần chính của màn hình CRT trong nhiều thập kỷ trước khi bị thay thế bởi công nghệ màn hình phẳng.

Ống điện tử dùng tia ca-tốt, còn được gọi là ống tia cathode (CRT), là một loại đèn điện tử đặc biệt được sử dụng rộng rãi trong màn hình máy tính và ti vi trước khi công nghệ màn hình phẳng ra đời. CRT hoạt động bằng cách bắn một chùm electron lên một màn hình phốt pho, tạo ra hình ảnh khi các electron va chạm với màn hình.

Mặc dù đã bị thay thế trong hầu hết các ứng dụng tiêu dùng, CRT vẫn được sử dụng trong một số lĩnh vực chuyên biệt như thiết bị đo lường chính xác và một số ứng dụng y tế.

Ống điện tử camera truyền hình, còn được gọi là ống ghi hình, là một công nghệ quan trọng trong lịch sử phát triển của truyền hình. Những ống này chuyển đổi hình ảnh quang học thành tín hiệu điện, cho phép ghi và truyền hình ảnh động. Mặc dù ngày nay đã bị thay thế bởi cảm biến CCD và CMOS trong hầu hết các camera, ống ghi hình vẫn là một phần quan trọng trong lịch sử công nghệ truyền hình.

Các loại ống ghi hình phổ biến bao gồm ống Iconoscope, ống Orthicon hình ảnh, và ống Vidicon. Mỗi loại có đặc điểm riêng và được sử dụng trong các giai đoạn khác nhau của sự phát triển truyền hình.

Mặc dù đã bị thay thế bởi các linh kiện bán dẫn trong nhiều lĩnh vực, đèn điện tử vẫn giữ vai trò quan trọng trong một số ứng dụng công nghiệp đặc thù. Đặc biệt, trong các lĩnh vực yêu cầu xử lý công suất cao hoặc hoạt động trong môi trường khắc nghiệt, đèn điện tử vẫn là lựa chọn ưu tiên.

Một số ứng dụng công nghiệp tiêu biểu của đèn điện tử bao gồm:

Công nghệ ca-tốt lạnh là một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực đèn điện tử. Khác với ca-tốt nóng truyền thống cần được nung nóng để phát xạ electron, ca-tốt lạnh có thể phát xạ electron ở nhiệt độ phòng. Điều này mang lại nhiều lợi ích như tiết kiệm năng lượng, tăng tuổi thọ và khả năng hoạt động tức thì.

Các ứng dụng của ca-tốt lạnh bao gồm màn hình phẳng, đèn huỳnh quang, và một số thiết bị điện tử đặc biệt. Công nghệ này đã mở ra nhiều khả năng mới trong thiết kế và ứng dụng của đèn điện tử.

Công nghệ ca-tốt quang điện là một phương pháp tạo ra electron bằng cách chiếu ánh sáng lên một bề mặt kim loại đặc biệt. Hiệu ứng quang điện này được Albert Einstein giải thích vào năm 1905, mở đường cho nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghệ điện tử.

Các ứng dụng của ca-tốt quang điện bao gồm: