แคโทดคืออิเล็กโทรดของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่กระแสไฟฟ้าไหลออกจากอุปกรณ์ แคโทดร้อนสามารถเป็นแคโทดที่ร้อนโดยตรงหรือโดยอ้อม ไส้หลอดของแคโทดคือแหล่งที่มาของอิเล็กตรอนในกรณีของแคโทดที่ให้ความร้อนโดยตรง ไส้หลอดมีฉนวนไฟฟ้าจากแคโทดในกรณีของแคโทดที่ให้ความร้อนโดยอ้อม แคโทดร้อนจะปล่อยอิเล็กตรอนออกมามากกว่าแคโทดเย็นที่มีพื้นที่ผิวเดียวกัน
แคโทดร้อนตัวแรกใช้ความร้อนโดยตรง พวกเขาทำจากทังสเตนบริสุทธิ์และให้ความร้อนกับแสงสีขาว เส้นใยต่อมาถูกปกคลุมด้วยวัสดุที่ปล่อยอิเล็กตรอนได้ง่ายกว่าทังสเตนซึ่งจะช่วยลดอุณหภูมิการทำงานของแคโทดร้อน การปรับปรุงเพิ่มเติมเพื่อแคโทดร้อนที่ใช้ความร้อนทางอ้อมรวมถึงเส้นใยที่ทำจากทังสเตนเผา, โลหะผสมทอเรียม - ทังสเตนและแทนทาลัม แคโทดร้อนบางตัวมีรูปร่างเหมือนกระจกโค้ง
แคโทดร้อนที่ใช้ความร้อนทางอ้อมมีข้อได้เปรียบเมื่อใช้กระแสสลับเนื่องจากการกำหนดค่านี้ผลิตครวญเพลงน้อยกว่าแคโทดที่ใช้ความร้อนโดยตรง ไส้หลอดในแคโทดร้อนที่ใช้ความร้อนทางอ้อมเรียกว่าฮีตเตอร์ เครื่องทำความร้อนมักจะทำจากทังสเตนและล้อมรอบด้วยหลอดที่ทำจากนิกเกิล
การเคลือบออกไซด์บนไส้หลอดของแคโทดร้อนสามารถลดอุณหภูมิการทำงานของไส้หลอดได้ ตัวเลือกแรกคือแบเรียมออกไซด์บริสุทธิ์และสูตรต่อมาใช้ส่วนผสมของแบเรียมออกไซด์แคลเซียมออกไซด์และสตรอนเทียมออกไซด์ แคโทดร้อนที่เคลือบด้วยสารเหล่านี้มีอุณหภูมิการทำงานสูงสุด 1,832 องศาฟาเรนไฮต์ (1,000 องศาเซลเซียส) พวกมันจะถูกย่อยสลายอย่างรวดเร็วในสภาวะที่มีแรงดันสูงและมักจะถูกใช้ในหลอดสุญญากาศที่ใช้พลังงานต่ำ
แคโทดร้อนที่ต้องจัดการกับกระแสที่สูงมักจะมีการเคลือบของเฮกซาบอไรด์เช่นซีเรียม hexaboride (CeB6) หรือแลนทานัม hexaboride (LaB6) เฮกซาบาไรด์ประเภทอื่น ๆ ที่ใช้กันทั่วไปในการเคลือบแคโทดร้อน ได้แก่ แบเรียมเฮกซาโบไรด์แคลเซียมเฮกซาบราไรด์และสตรอนเซียมเฮกซาบอไรด์ แคโทดร้อนชนิดนี้เผาไหม้ได้อย่างสดใสและมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าแคโทดร้อนแบบทังสเตน แต่ก็มีราคาแพงกว่าเช่นกัน
เส้นใยที่มีทอเรียมในปริมาณน้อยเป็นอีกทางเลือกสำหรับแคโทดร้อน ไส้หลอดถูกทำให้ร้อนด้วยแสงไฟสีขาวในชั้นบรรยากาศที่มีไฮโดรคาร์บอนซึ่งทำให้ทอเรียมโยกย้ายไปยังพื้นผิวของไส้หลอด เส้นใย Thoriated สามารถจัดการกับไฟฟ้าแรงสูงและมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน ข้อเสียเปรียบหลักของเส้นใย thoriated คือทอเรียมเป็นกัมมันตภาพรังสี ทางเลือกของทอเรียมในไส้หลอดแคโทดร้อน ได้แก่ ซีเรียม, แลนทานัม, อิตเทรียมและเซอร์โคเนียม
