Принцип работы электронных ламп основан на свойствах свободного электрона и на законах его движения в электрическом поле. В радиолампах используют поток большого количества свободных электронов, перемещающихся от одного электрода к другому. Электрод, излучающий электроны, называется катодом, а электрод, притягивающий электроны,— анодом. Для получения свободных электронов используется явление термоэлектронной эмиссии (вылет электронов с поверхности нагретого металла).
Наиболее широко в современных лампах применяют оксидные (полупроводниковые) катоды, имеющие эмиссионный слой, состоящий из окислов щелочноземельных металлов (бария, стронция, цезия).