Μια αρνητική κάθοδος είναι ένα από τα δύο κύρια ηλεκτρόδια σε σωλήνες κενού. Απελευθερώνει αρνητικά ιόντα που έλκονται από τη θετική άνοδο. Μια αρνητική κάθοδος μπορεί να είναι είτε θερμή είτε ψυχρή κάθοδος. Ενώ μια καυτή κάθοδος συνήθως θερμαίνεται από ένα νήμα βολφραμίου τυλιγμένο γύρω της, μια ψυχρή κάθοδος δεν θερμαίνεται απευθείας αλλά αντ’ αυτού τελικά φτάνει σε υψηλές θερμοκρασίες κατά τη λειτουργία της. Ακόμα κι αν μια ψυχρή κάθοδος δεν θερμαίνεται απευθείας, μπορεί να λειτουργήσει σε υψηλή θερμοκρασία επειδή η θερμοκρασία μέσα στο περίβλημα θα συνεχίσει να αυξάνεται όταν το ρεύμα ρέει μέσα από την κάθοδο.
Η θερμή και αρνητική κάθοδος χρησιμοποιείται στον καθοδικό σωλήνα ακτίνων (CRT), έναν ειδικό σωλήνα κενού. Οι CRT χρησιμοποιούνται για παλμογράφους και οθόνες τηλεόρασης (τηλεόρασης) τύπου σωλήνα. Η θετική πλευρά του CRT ενεργοποιείται από έως και 25,000 βολτ (V) στην πλευρά της οθόνης. Μια ζεστή κάθοδος στο πίσω μέρος του σωλήνα βρίσκεται μέσα σε ένα περίβλημα που αναφέρεται ως πιστόλι. Το ηλεκτρόνιο από την καυτή κάθοδο εκπέμπεται και βρίσκει το δρόμο του στο εσωτερικό της οθόνης αφού εκτραπεί με ακρίβεια από ένα μαγνητικό ή ηλεκτρικό πεδίο στον κατακόρυφο και οριζόντιο άξονα.
Το magnetron είναι μια συσκευή αρνητικής καθόδου που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία και την ενίσχυση ραδιοσυχνοτήτων σε υψηλές ζώνες συχνοτήτων που ονομάζονται μικροκύματα. Χρησιμοποιεί ένα μεταλλικό περίβλημα ειδικής γεωμετρίας που αναφέρεται ως κοιλότητα. Η κοιλότητα, μαζί με ένα μόνιμο μαγνητικό πεδίο, παράγει ενέργεια μικροκυμάτων που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ραντάρ και φούρνους μικροκυμάτων.
Μια παραλλαγή της ψυχρής καθόδου χρησιμοποιείται για φωτισμό. Επιλέγοντας διαφορετικές επικαλύψεις φωσφόρου, τα ιόντα που παράγονται από την ψυχρή κάθοδο μπορούν να παράγουν μια ποικιλία χρωμάτων. Είναι μια κοινή πρακτική να αναφέρεται το χρώμα της καθόδου.
Οι μπαταρίες λειτουργούν με θετική κάθοδο και αρνητική άνοδο. Το υλικό καθόδου για μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία μπορεί να προσαρμοστεί με επαναλαμβανόμενους κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης. Τα αρνητικά φορτία της μπαταρίας φτάνουν στο υλικό της καθόδου και στο φορτίο της μπαταρίας. Η πολικότητα της καθόδου καθορίζεται με βάση τα φορτία που φτάνουν σε αυτήν.
Μια δίοδος είναι μια συσκευή στερεάς κατάστασης που λειτουργεί ως μονόδρομη βαλβίδα για ηλεκτρικά φορτία. Η αρνητική κάθοδος αποτελείται από έναν αρνητικό (Ν) ημιαγωγό, ο οποίος έχει ελεύθερα ηλεκτρόνια, και μια άνοδος αποτελείται από έναν θετικό (P) ημιαγωγό που έχει έλλειψη ηλεκτρονίων. Το σχηματικό σύμβολο μιας διόδου υποδεικνύει την άνοδο ως βέλος που δείχνει προς την κάθοδο και η κατεύθυνση του βέλους δείχνει το αντίθετο της ροής ηλεκτρονίων, η οποία αναφέρεται ως ροή οπής.