گسیل گرما یونی و جریان الکتریکی حاصل از آن در خلا اساس تعداد بسیار زیادی از وسایل الکترونی است که کاربرد گسترده‌ای در مهندسی و زندگی روزمره پیدا کرده‌اند، که لامپ خلا (لامپ رادیو) و لامپ اشعه کاتدی دو نوع از لامپهای الکترونی است.

لامپ خلا
این لامپ شامل رشته تنگستن التهابی که چشمه الکترونها است (کاتد) ، یک استوانه فلزی که در نقش آند است و کاتد را در بر می‌گیرد. دو الکترود در لامپ شیشه‌ای یا فلزی که به عنوان حباب لامپ است قرار می‌گیرند که هوای آن کاملا تخلیه شده است. این لامپ دو الکترودی به دیود خلا معروف است.

طرز کار لامپ الکترونی
اگر این لامپ را در مدار یک باتری یا چشمه جریان دیگری قرار دهیم بطوری که آند آن به قطب مثبت چشمه و کاتد به قطب منفی وصل باشد و کاتد را بوسیله چشمه کمکی گرم کنیم. الکترونهایی که از رشته (کاتد) تبخیر می‌شوند به طرف آند حرکت می‌کنند، و در مدار جریانی ظاهر می‌شود. ولی اگر مدار را چنان ببندیم که منفی چشمه الکترونی به آند و مثبت به کاتد وصل باشد، الکترونهایی که از کاتد تبخیر می‌شوند توسط میدان الکتریکی به کاتد برگردانده می‌شوند و در مدار جریانی وجود نخواهد داشت. پس ، دیود دارای این خاصیت است که جریان را در یک جهت عبور می‌دهد و مانع عبور آن در جهت مخالف می‌شود. وسایلی که جریان را فقط در یک جهت عبور می‌دهند به لامپهای یکسو کننده معروف هستند.

موارد کاربرد لامپ های دیودی
از لامپهای یکسو کننده بطور گسترده برای یکسو کردن جریان متناوب ، یعنی برای تبدیل آن به جریان مستقیم ، استفاده می‌شود. دیودهای خلا که بخصوص برای این منظور در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرند، کنوترن نامیده می‌شوند. لامپهای الکترونی پیچیده‌تر ، که بطور گسترده در مهندسی رادیو ، کنترل خودکار و سایر شاخه‌های انقلاب تکنولوژیک بکار می‌روند، علاوه بر کاتد التهابی (چشمه الکترونی) و آندی که این الکترونها را جمع می‌کند، الکترود اضافی سومی به شکل شبکه دارند که بین کاتد و آند قرار گرفته‌اند. شبکه معمولا خانه‌های بزرگی دارد که می‌تواند به شکل مارپیچ نیز ساخته شود.

نحوه استفاده لامپهای الکترونی پیشرفته
لامپ را به یک مولد جریان (باتری) وصل می‌کنیم و بوسیله یک باتری کمکی (باتری رشته) کاتد آنرا گرم می‌کنیم، آمپر سنجی نیز در مدار قرار می‌دهیم که جریان آند را در مدار نشان دهد. حال باتری دیگری را ، که دارای ولتاژ متغیری باشد، بین کاتد و شبکه لامپ وصل می‌کنیم. این ولتاژ را برای تغییر اختلاف پتانسیل بین کاتد و شبکه بکار می‌بریم. می‌بینیم که در این حالت جریان آند تغییر می‌کند. به این صورت این فرصت بدست می‌آید که با تغییر دادن اختلاف پتانسیل بین کاتد و شبکه آن جریان آند را کنترل کنیم. این فرآیند ، خاصیت عمده لامپهای الکترونی پیشرفته می‌باشد. وقتی که شبکه نسبت به کاتد در پتانسیل مثبت است، یعنی به قطب مثبت باتری وصل است، افزایش ولتاژ شبکه ، به افزایش جریان در آند منجر می‌شود تا اینکه به اشباع برسد. از طرف دیگر ، اگر پتانسیل شبکه نسبت به کاتد منفی باشد، هر افزایش در مقدار ولتاژ شبکه باعث کاهش جریان آند می‌شود. این پدیده به آسانی توجیه می‌شود.

توضیح پدیده کنترل جریان در لامپهای الکترونی
وقتی که بار شبکه کاتدی نسبت به کاتد مثبت باشد، الکترونها را از ابر الکترونی اطراف کاتد جذب می‌کند. در این فرآیند ، بخش بزرگی از الکترونها بین دورهای شبکه حرکت می‌کند و به آند می‌رسد، یعنی در جریان آند شرکت می‌کنند. در نتیجه با کمک به از بین رفتن بار حجمی ، شبکه بطور مثبت باردار می‌شود و جریان آند را افزایش می‌دهد. اما شبکه‌ای که بطور منفی باردار شده باشد جریان آند را کاهش می‌دهند. زیرا الکترونها را دفع می‌کند، یعنی بار حجمی نزدیک کاتد را زیاد می‌کند، چون شبکه به کاتد خیلی نزدیکتر از آند است، تغییر کوچکی در اختلاف پتانسیل بین شبکه و کاتد بار حجمی را به شدت تغییر می‌دهد و بر جریان آند تأثیر می‌گذارد. در لامپهای الکترونی معمولی تغییر ولتاژ شبکه به اندازه یک ولت جریان آند را به اندازه چند میلی آمپر تغییر می‌دهد. برای اینکه همین تغییر بر اثر تغییر دادن ولتاژ آند بدست آید، باید این ولتاژ را چندین ده ولت تغییر داد.

کاربردهای لامپ های الکترونی
یکی از مهمترین کاربردهای لامپهای الکترونی استفاده از آنها در تقویت جریانها و تضعیف ولتاژ است. لامپهایی با سه الکترود (کاتد ، آند و شبکه) به تریود (سه قطبی الکتریکی) معروف هستند. در مهندسی رادیو امروزی ، لامپهای پیچیده‌تری با دو ، سه یا تعداد بیشتری شبکه بکار می‌روند. امروزه لامپهایی با ابعاد گوناگون برای مقاصد مختلف ، از لامپهای شیشه‌ای معروف به دگمه کوچک که دارای ضخامت یک مداد و طول چند سانتیمتر گرفته تا آنهایی که از اندازه آزمایش تجاوز می‌کنند، ساخته می‌شود. در لامپهای کوچکی که در گیرنده‌های رادیو بکار می‌روند، جریان آند بالغ بر چندین میلی آمپر است. در حالی که در لامپهای پر قدرت به چندین ده آمپر می‌رسد. نکته قابل توجه آن است که در صورتی که تخلیه لامپ ناکافی باشد و مقدار کمی از گاز در آن بماند، کاتد لامپ الکترونی به سرعت از بین می‌رود.