Hladna katoda je katoda koja se ne zagrijava. Iako se to može činiti očitim, ova razlika je vrlo važna za unutarnje funkcije katode. Ove katode, iako nisu posebno zagrijane kao vruće katode, još uvijek imaju potencijal da se jako zagriju tijekom upotrebe. Hladna katoda se koristi u nekoliko oblika fluorescentnih i plinskih rasvjetnih sustava, poput neonskih reklama. Dok se svjetla s hladnom katodom široko koriste u mnogim modernim sustavima, njihova je potrošnja električne energije često veća od alternativnih sustava.
Katoda je dio diode gdje struja istječe tijekom korištenja energije. Većina katoda su vruće katode ili filamenti. Ove katode održavaju mnogo veću gustoću snage zagrijavanjem katode. To poboljšava protok elektrona i omogućuje katodi da održava jači protok snage. Ove vrste katoda koriste se za sve, od žarulja do katodnih cijevi (CRT), inače poznatih kao televizijske (TV) cijevi.
Hladna katoda ne koristi nikakav oblik grijanja za punjenje svog toka snage. U ovom slučaju, značajan napon se gura kroz katodu, stvarajući električno polje. Katoda tada koristi ovo električno polje za održavanje protoka snage. Ova metoda generiranja i održavanja naboja je manje učinkovita od metode vruće katode, ali također stvara manje topline.
Iako se hladna katoda ne zagrijava, to ne znači da nije vruća. Kako se struja kreće kroz katodu, mala količina energije se prenosi u toplinu. Ta će toplina poboljšati potrošnju energije katode, ali će također učiniti jedinicu toplijom. Dok su neki uređaji s hladnom katodom uvijek hladni na dodir, drugi mogu postati vrući kao standardni uređaji s toplom katodom.
Jedna od primarnih upotreba hladnih katoda je u rasvjeti na bazi plina, poput onih u neonskim reklamama. Napon potreban za pobuđivanje plinova obično je niži od napona potrebnog za druge oblike rasvjete. To omogućuje hladnoj katodi da radi na nižem naponu od vruće katode i stvara manje viška topline.
Hladne katode su također primarni način izrade pozadinskog osvjetljenja za zaslone s tekućim kristalima (LCD). U ovom slučaju, hladna katoda se prvenstveno koristi za manju proizvodnju topline i korištenje stabilnog napona. To omogućuje većini LCD televizora rad bez aktivnog sustava hlađenja.
Problem s hladnim katodama leži u naponu koji je potreban da bi ostale u funkciji. Vruće katode mogu vrlo lako raditi u promjenjivim naponima zbog toplinske indukcije koju stvara njihova toplina. Hladne katode to ne mogu učiniti, a padovi napona uzrokuju da katoda gubi snagu. To znači da hladni sustav mora održavati viši napon i koristiti više električne energije od sličnih toplih sustava.