Katodas yra elektros prietaiso elektrodas, kuriame elektros srovė teka tolyn nuo prietaiso. Karštas katodas gali būti katodas, kuris šildomas tiesiogiai arba netiesiogiai. Katodo kaitinimo siūlelis yra elektronų šaltinis, kai katodas yra tiesiogiai šildomas. Kaitinamasis siūlas yra elektra izoliuotas nuo katodo, jei katodas yra netiesiogiai šildomas. Karštas katodas išskiria daugiau elektronų nei šaltas katodas, kurio paviršiaus plotas yra toks pat.
Pirmieji karštieji katodai naudojo tiesioginį šildymą. Jie buvo pagaminti iš gryno volframo ir kaitinami iki balto kaitros. Vėliau gijos buvo padengtos medžiaga, kuri lengviau nei volframas išskiria elektronus, o tai sumažina karšto katodo darbinę temperatūrą. Tolesni karštųjų katodų, kuriuose naudojamas netiesioginis šildymas, patobulinimai apima siūlus, pagamintus iš sukepinto volframo, torio-volframo lydinių ir tantalo. Kai kurie karštieji katodai taip pat yra parabolinių veidrodžių formos.
Karštieji katodai, kuriuose naudojamas netiesioginis šildymas, turi pranašumą naudojant kintamąją srovę, nes ši konfigūracija sukelia mažiau triukšmo nei katodas, kuriame naudojamas tiesioginis šildymas. Kaitinamasis siūlas karštame katode, kuriame naudojamas netiesioginis šildymas, paprastai vadinamas šildytuvu. Šildytuvas dažniausiai pagamintas iš volframo ir apgaubtas vamzdeliu iš nikelio.
Oksidinė danga ant karšto katodo siūlelio gali sumažinti kaitinamojo siūlo darbo temperatūrą. Pirmasis pasirinkimas buvo grynas bario oksidas, o vėlesnėse kompozicijose buvo naudojamas bario oksido, kalcio oksido ir stroncio oksido mišinys. Šiais junginiais padengtų karštųjų katodų maksimali darbinė temperatūra yra 1,832 1,000 laipsniai Farenheito (XNUMX XNUMX laipsnių Celsijaus). Aukštos įtampos sąlygomis jie greitai suyra ir dažniausiai naudojami mažos galios vakuuminiuose vamzdžiuose.
Karštieji katodai, kurie turi išlaikyti didelę srovę, paprastai turi heksaboridų, tokių kaip cerio heksaborido (CeB6) arba lantano heksaborido (LaB6), dangas. Kiti heksaboridų tipai, dažniausiai naudojami karštiems katodams padengti, yra bario heksaboridas, kalcio heksaboridas ir stroncio heksaboridas. Šio tipo karštieji katodai dega ryškiau ir ilgiau tarnauja nei karštieji volframo katodai, tačiau jie taip pat yra brangesni.
Gijos, kuriose yra nedidelis kiekis torio, yra dar vienas karštųjų katodų pasirinkimas. Atmosferoje, kurioje yra angliavandenilių, kaitinamasis siūlas kaitinamas iki balto kaitinimo, todėl toris migruoja į siūlelio paviršių. Thoriated gijos gali atlaikyti aukštą įtampą ir turi ilgą tarnavimo laiką. Pagrindinis toriuotų gijų trūkumas yra tas, kad toris yra radioaktyvus. Alternatyvos toriui karšto katodo gijose yra ceris, lantanas, itris ir cirkonis.