Un catodo negativo è uno dei due elettrodi primari nei tubi a vuoto. Rilascia ioni negativi che sono attratti dall’anodo positivo. Un catodo negativo può essere un catodo caldo o freddo. Mentre un catodo caldo viene solitamente riscaldato da un filamento di tungsteno avvolto attorno ad esso, un catodo freddo non viene riscaldato direttamente ma alla fine raggiunge temperature elevate durante il suo funzionamento. Anche se un catodo freddo non viene riscaldato direttamente, può funzionare ad alta temperatura perché la temperatura all’interno del contenitore continuerà ad aumentare quando la corrente scorre attraverso il catodo.
Il catodo caldo e negativo viene utilizzato nel tubo a raggi catodici (CRT), uno speciale tubo a vuoto. I CRT sono utilizzati per oscilloscopi e schermi televisivi a tubo (TV). Il lato positivo del CRT è alimentato da ben 25,000 volt (V) sul lato dello schermo. Un catodo caldo nella parte posteriore del tubo si trova all’interno di un involucro denominato pistola. L’elettrone dal catodo caldo viene emesso e si fa strada all’interno dello schermo dopo essere stato accuratamente deviato da un campo magnetico o elettrico sull’asse verticale e orizzontale.
Un magnetron è un dispositivo a catodo negativo utilizzato per generare e amplificare la radiofrequenza a bande di frequenza elevate chiamate microonde. Utilizza un confinamento metallico di geometria speciale denominato cavità. La cavità, insieme a un campo magnetico permanente, genera energia a microonde che può essere utilizzata per radar e forni a microonde.
Una variante del catodo freddo viene utilizzata per l’illuminazione. Scegliendo diversi rivestimenti di fosforo, gli ioni generati dal catodo freddo possono produrre una varietà di colori. È pratica comune citare il colore del catodo.
Le batterie funzionano con un catodo positivo e un anodo negativo. Il materiale del catodo per una batteria ricaricabile è in grado di adattarsi a ripetuti cicli di carica e scarica. Le cariche negative della batteria arrivano al materiale del catodo e sul carico per la batteria. La polarità del catodo è specificata in base alle cariche che lo raggiungono.
Un diodo è un dispositivo a stato solido che funge da valvola unidirezionale per le cariche elettriche. Il catodo negativo è costituito da un semiconduttore di tipo negativo (N), che ha elettroni liberi, e un anodo è costituito da un semiconduttore di tipo positivo (P) privo di elettroni. Il simbolo schematico di un diodo indica l’anodo come una freccia che punta nel catodo e la direzione della freccia indica l’opposto del flusso di elettroni, che viene chiamato flusso di lacune.