Powstałe w lampie elektronowej jony dodatnie dążą do neutralizacji ładunku przestrzennego otaczającego gorącą katodę. Jeżeli do wysoko-próżniowej diody zostanie wpuszczona mała ilość gazu szlachetnego, cząsteczki tego gazu będą jonizowane przez zderzenie z emitowanymi elektronami poruszającymi się do anody. Powstałe przy zderzeniu elektrony będą przyciągane do dodatniej anody i szybko ją osiągną dzięki swojej małej masie. Jony dodatnie wytwarzane podczas zderzenia będą się poruszały w stronę katody raczej wolno z powodu swojej dużej masy. Ponieważ jony dodatnie poruszają się wolno, będą pozostawać w przestrzeni między anodą i katodą długo w stosunku do czasu przelotu elektronów. Zatem w obszarze ujemnego ładunku przestrzennego otaczającego katodę może istnieć w danej chwili duża liczba jonów dodatnich.