Для формування струмів в вакуумі необхідне джерело носіїв зарядів (здебільшого це електрони). Таким джерелом виступають підігрівні катоди (на основі явища термоелектронної емісії) та холодні катоди (на основі автоелектронної емісії). 

1. Термоелектронна емісія - виривання електронів за межі розігрітих тіл. Потік електронів залежить від роботи виходу з матеріалу  А_вих та температури Т (формула Річардсона -Дешмена):

. З підвищенням температури цей потік значно зростає.

2. Автоелектронна (холодна) емісія - виривання електронів за межі матеріалу з допомогою створення біля поверхні матеріалу електричного поля великої напруженості. Суть явища можна зрозуміти з формули Річардсона-Дешмена: сильне електричне поле знижує роботу виходу електронів з матеріалу А_вих, що веде до різкого зростання потоку електронів.