Eine negative Kathode ist eine von zwei Primärelektroden in Vakuumröhren. Es setzt negative Ionen frei, die von der positiven Anode angezogen werden. Eine negative Kathode kann entweder eine heiße oder eine kalte Kathode sein. Während eine Heißkathode normalerweise durch einen um sie gewickelten Wolframdraht erhitzt wird, wird eine Kaltkathode nicht direkt erhitzt, sondern erreicht im Betrieb schließlich erhöhte Temperaturen. Auch wenn eine Kaltkathode nicht direkt erhitzt wird, kann sie bei hohen Temperaturen betrieben werden, da die Temperatur im Inneren des Gehäuses weiter ansteigt, wenn Strom durch die Kathode fließt.
Die heiße und negative Kathode wird in der Kathodenstrahlröhre (CRT) verwendet, einer speziellen Vakuumröhre. CRTs werden für Oszilloskope und Röhrenfernsehbildschirme (TV) verwendet. Die positive Seite der Kathodenstrahlröhre wird auf der Bildschirmseite mit bis zu 25,000 Volt (V) gespeist. Eine heiße Kathode an der Rückseite der Röhre befindet sich in einem Gehäuse, das als Pistole bezeichnet wird. Das Elektron der Glühkathode wird emittiert und findet seinen Weg auf die Innenseite des Bildschirms, nachdem es durch ein magnetisches oder elektrisches Feld in vertikaler und horizontaler Achse genau abgelenkt wurde.
Ein Magnetron ist ein Gerät mit negativer Kathode, das zum Erzeugen und Verstärken von Hochfrequenzen in erhöhten Frequenzbändern verwendet wird, die als Mikrowelle bezeichnet werden. Es verwendet einen metallischen Einschluss mit spezieller Geometrie, der als Hohlraum bezeichnet wird. Der Hohlraum erzeugt zusammen mit einem permanenten Magnetfeld Mikrowellenenergie, die für Radar und Mikrowellenherde verwendet werden kann.
Eine Variante der Kaltkathode wird zur Beleuchtung verwendet. Durch die Wahl unterschiedlicher Leuchtstoffbeschichtungen können die von der Kaltkathode erzeugten Ionen eine Vielzahl von Farben erzeugen. Es ist üblich, die Farbe der Kathode anzugeben.
Batterien arbeiten mit einer positiven Kathode und einer negativen Anode. Das Kathodenmaterial eines Akkus ist in der Lage, sich wiederholten Lade- und Entladezyklen anzupassen. Negative Batterieladungen kommen am Kathodenmaterial und an der Ladung für die Batterie an. Die Polarität der Kathode wird basierend auf den Ladungen festgelegt, die sie erreichen.
Eine Diode ist ein Festkörpergerät, das als Einwegventil für elektrische Ladungen fungiert. Die negative Kathode besteht aus einem negativen (N)-Halbleiter mit freien Elektronen, und eine Anode besteht aus einem positiven (P)-Halbleiter mit Elektronenmangel. Das schematische Symbol einer Diode zeigt die Anode als in die Kathode weisender Pfeil und die Pfeilrichtung das Gegenteil des Elektronenflusses, der als Lochfluss bezeichnet wird.