Sự phóng điện lạnh chỉ xảy ra trong ống phóng điện có áp suất rất thấp vào khoảng vài mmHg.Nếu làm nguội catot bằng cách đặc biệt thì sự phóng điện lạnh trong không khí với áp suất khí quyển sẽ xảy ra. Nguyên nhân cơ bản gây ra sự phóng điện lạnh là sự phát xạ electron ở catot, trước tiên là do sự va chạm giữa các ion dương với catot và do tác dụng bức xạ riêng của sự phóng điện. Có thể chia bộ phóng điện thành 3 phần khác nhau:Catot.Anot,cột dương