Un tub de descărcare este un obiect care conține un anumit aranjament de electrozi într-o cameră de gaz. De obicei, aceste obiecte sunt proiectate cu ecranare din sticlă; totuși, unii folosesc metal ceramic sau căptușit cu sticlă. Ele funcționează prin aplicarea tensiunii pentru a începe mișcarea particulelor prin conductorii electrici. Acest lucru determină ionizarea gazului în tubul de descărcare. Rezultatul final este iluminarea tubului cu descărcare în gaz.
Tuburile de descărcare sunt celule electrochimice, ceea ce înseamnă că generează forță electromotoare sau tensiune, precum și curent din reacția chimică din gaz. Electronii sunt eliberați și acceptați la fiecare capăt al tubului, la fel ca o baterie. O descărcare diferă de o baterie, totuși, prin faptul că, în general, nu acționează ca o sursă de energie. Când electronii părăsesc celula gazului, se numește oxidare. Cu toate acestea, atunci când electronii intră în celulă, se numește reducere.
Tuburile cu descărcare în gaz sunt considerate catozi spre deosebire de anozi, în ceea ce privește celulele electrochimice. Aceasta înseamnă că curentul electric curge din electrod. Polaritatea poate fi fie pozitivă, fie negativă, în funcție de design sau funcție, cu toate acestea, majoritatea sunt în general negative. Cationii, ionii cu mai mulți protoni decât electroni și prin urmare încărcați pozitiv, sunt atrași de catod. Invers, anionii, ionii cu mai mulți electroni decât protoni și încărcați negativ, se îndepărtează. În esență, orice tub de descărcare care produce energie este pozitiv și orice tub care consumă energie este negativ.
Un tub de descărcare în vid este cunoscut sub numele de catod fierbinte. Acesta emite electroni cauzați de emisia termoionică, fluxul de electroni sau ioni cauzat de căldură. Practic, un catod fierbinte folosește un filament electric pentru a emite electroni. Exemplele includ pistoale cu electroni, un microscop electronic și majoritatea lămpilor fluorescente. Catozii reci, pe de altă parte, sunt tuburi de descărcare care nu sunt încălzite independent, dar încă capabile să emită lumină, cum ar fi afișajele cu cristale lichide din televizoare și ecrane de computer.
Una dintre cele mai răspândite utilizări ale tubului cu descărcare în gaz este acționarea ca un comutator electric. Ignitron, krytron și thyratron sunt cele mai comune exemple de gaze utilizate în această tehnologie. Acestea nu sunt, în general, folosite pentru a amplifica semnale, așa cum ar face un tub cu vid obișnuit, ci sunt concepute pentru a întrerupe și a devia un curent către un conductor sau altul.
Datorită efectelor ionizante ale tuburilor cu descărcare, una dintre cele mai frecvente utilizări ale acestora este cea a luminilor de neon. Alte dispozitive similare folosesc xenon sub formă de lămpi bliț văzute în camere și lumini stroboscopice. O altă utilizare comună a tubului de descărcare este în contorul Geiger.