Šiluminė emisija, dar žinoma kaip šiluminė elektronų emisija, yra procesas, kurio metu krūvininkai, tokie kaip elektronai ar jonai, indukuodami šilumą juda virš paviršiaus arba tam tikros rūšies energijos barjero. Krovinių nešikliai natūraliai riboja veiklą; tačiau termioninėje emisijoje šiluminė energija įvedama į nešiklius, todėl jie įveikia šias jėgas. Priežastis, kodėl krūvininkai gali atlikti šį veiksmą, yra ta, kad elektronai ir jonai yra judrūs ir nesusiję su normaliomis atominės struktūros grandinėmis, kurios veikia kitas daleles. Tradiciškai šie krūvininkai buvo vadinami „termionais“.
Viena iš terminės emisijos teorijos savybių yra ta, kad spinduliuojanti sritis yra palaikoma priešingo nei pradiniam krūviui, bet vienodo dydžio. Tai reiškia, kad krūvininko vieta prieš emisiją generuos teigiamą krūvį elektronų atveju. Tačiau tai galima pakeisti naudojant bateriją. Emisija neutralizuojama, kai nešikliai yra toliau nuo regiono, todėl pradinė būsena nepasikeičia.
Istoriškai pagrindinis termioninės emisijos pavyzdys yra tas, kuris buvo naudojamas Edisono efektui. Elektronai išskiriami iš karšto metalo katodo, kuris naudoja poliarizuotą elektrinį įtaisą, kad elektros srovė ištekėtų į vakuuminį vamzdelį. Tai leidžia įrenginiui išlaikyti elektronų judėjimo kontrolę ir sustiprinti arba modifikuoti elektrinį signalą.
Viskas, kas naudojama aušinimui arba energijos gamybai, naudoja terminės emisijos teorijos koncepciją. Kylant temperatūrai, srauto dydis didėja. Be tradicinio vakuuminių vamzdžių naudojimo elektronikai, kietojo kūno įtaisai taip pat gali būti naudojami terminiam elektronų judėjimui sukurti, kad galėtų veikti šiuolaikinės technologijos.
Pirmą kartą apie termioniką pranešė Frederickas Guthrie 1863 m. Jis sugebėjo nustatyti labai įkaitintos geležinės sferos teigiamo krūvio pokytį, kuris neįvyksta, jei objektas buvo neigiamai įkrautas. Tačiau tik 1880 m. mokslą lengvai panaudojo Thomas Edisonas. Dirbdamas su savo kaitrinėmis lemputėmis jis pastebėjo, kad tam tikros vietos liko patamsėjusios. Tai leido jam nustatyti elektronų srautą dėl šilumos, todėl buvo sukurtas diodas.
Richardsono dėsnis aprašo priežastį, kodėl elektronai gali tekėti tokiu būdu. Konkrečiai, metalų atominėje struktūroje yra du elektronai, kurie gali judėti iš atomo į atomą. 1928 metais britų fizikas seras Owenas Willansas Richardsonas nustatė, kad kai kurie elektronai galėjo palikti atomą negrįždami. Šis procesas reikalauja tam tikro energijos kiekio, priklausomai nuo metalo. Šio efekto terminas yra darbo funkcija.