Elektronų daugiklis yra įtaisas, padidinantis elektronų srauto elektronų emisijos greitį. Jis bombarduoja skleidžiančią medžiagą elektronų srautu, todėl medžiaga išskiria elektronus. Kiekvienas elektronas, atsitrenkęs į skleidžiančią medžiagą, gali priversti ją išspinduliuoti net tris elektronus, taip padaugindamas elektronų srauto emisijos greitį.
Spinduliuojanti medžiaga paprastai yra metalinė plokštė, o elektronų daugiklis paprastai turi keletą šių plokščių. Pritaikius elektrinio potencialo skirtumą tarp nuoseklių plokščių, pirmosios plokštės skleidžiami elektronai pereis į antrąją plokštelę, o tai sukels daugiau elektronų iš antrosios plokštės. Šis procesas tęsiasi per visą plokščių seriją, todėl išspinduliuojama daug daugiau elektronų nei buvo pradiniame elektronų sraute. Tada anodas surenka elektronus, pagamintus elektronų daugiklio.
Kaskadinis elektronų efektas reikalauja, kad elektronai atsitrenktų į skleidžiančią medžiagą su pakankamai energijos, kad sukeltų antrinę emisiją. Šis reikalavimas leidžia elektronų daugikliui veikti kaip jonų detektorius. Fotonų srautas taip pat gali sukelti fotonų emisiją, kaip ir fotodaugintuvo vamzdžio atveju. Šis įtaisas kiekvieną spinduliuojantį paviršių atskiria dinadais. Rezistorių serija atskiria dinodus vieną nuo kito taip, kad elektrinis potencialas tarp einančių dinadų paprastai yra nuo +100 voltų iki +200 voltų.
Ši struktūra reikalauja, kad elektrodo medžiaga turėtų didelę elektrinę varžą, kad būtų galima sujungti įtampos padalijimo funkciją su antrine emisijos funkcija. Elektronų daugiklis paprastai turi piltuvo formą ir yra pagamintas iš stiklo. Stiklinis piltuvas turi ploną tam tikros medžiagos, kuriai būdingas ribotas gebėjimas laiduoti elektrą, dangą, vadinamą puslaidininkiu.
Elektronų daugiklis gauna didelę neigiamą įtampą plačiajame piltuvo gale ir žemą teigiamą įtampą siaurajame piltuvo gale. Dėl šios įtampų konfigūracijos piltuvas iš savo paviršiaus išskiria elektronus, kurie vėliau juda iš plačiojo piltuvo galo į siaurąjį. Elektronai nukeliauja nedidelį atstumą prieš atsitrenkdami į piltuvo paviršių, sukeldami daugiau elektronų.
Anodas siaurame piltuvo gale surenka elektronus. Šis išdėstymas konkrečiai žinomas kaip vieno kanalo elektronų daugiklis. Mikrokanalinė plokštė yra sudėtingesnis elektronų daugiklio tipas, kuriame naudojamas dvimatis vieno kanalo elektronų daugiklių masyvas.