Rozwój zimnej katody spełniającej funkcję emisji w lampach próżniowych zapowiedziano już w roku 1959. Zimna katoda została wprowadzona przez U. S. Army Signal Research and Development Laboratory i Tung--Sol Electric Inc. Lampa o zimnej katodzie różni się od standardowej lampy z żarzoną katodą dwoma szczegółami. Po pierwsze, niklowa tuleja katody jest pokryta cienką porowatą wysokiej czystości warstwą tlenku magnezu (około 35 i grubości) i po drugie, jest wyposażona w mały wolframowy grzejnik, który rozpoczyna emisję pojedynczym udarem trwającym krócej niż sekundę. Raz rozpoczęta emisja zimnej katody kontynuowana jest bez udziału grzejnika. W czasie pracy na warstwie magnezu jest napięcie około 180 V. Napięcie to jest niewystarczające do wytworzenia autoemisji i fakt ten prowadzi do teorii, że przewodnictwo tlenku i wynikająca stąd emisja jest efektem lawin.