Wszystkie lampy elektronowe próżniowe (oraz niektóre gazowane) wymagają do prawidłowej pracy dostarczania energii do ich katod po to, by zainicjować w nich emisję elektronów. Powszechnie stosowanym do tego celu sposobem jest podgrzewanie katod prądem elektrycznym. Podgrzewane katody są nazywane termokatodami. Wykorzystywana tu technologia jest bardzo podobna do tej, która stosowana jest w żarówkach próżniowych: wewnątrz szklanej bańki lampy znajduje się bardzo cienki drucik z metalu odpornego na bardzo wysokie temperatury (stosuje się w tym celu stop wolframu), tzw. włókno żarzenia, często – tak jak w żarówkach – dodatkowo zwinięty w rozciągniętą spiralkę. Przepływ prądu przez to włókno powoduje wzrost jego temperatury powyżej 1000 K, co wyzwala termoemisję elektronów z powierzchni drucika – w ten sposób skonstruowane są – historycznie najstarsze, choć niekiedy wciąż jeszcze stosowane – lampy bezpośrednio żarzone, tzn. takie, w których włókno żarzenia jest równocześnie katodą. W celu poprawienia emisji elektronów z powierzchni włókna pokrywano je torem albo tlenkami baru i strontu lub innych metali alkalicznych (takie rozwiązania nazywane są – odpowiednio – katodami torowanymi albo katodami tlenkowymi).