Negativna katoda je jedna od dvije primarne elektrode u vakuumskim cijevima. Oslobađa negativne ione koje privlači pozitivna anoda. Negativna katoda može biti topla ili hladna katoda. Dok se vruća katoda obično zagrijava volframovim vlaknom omotanim oko nje, hladna katoda se ne zagrijava izravno, već na kraju doseže povišene temperature tijekom svog rada. Čak i ako se hladna katoda ne zagrijava izravno, može raditi na visokoj temperaturi jer će temperatura unutar kućišta nastaviti rasti kada struja teče kroz katodu.
Vruća i negativna katoda se koristi u katodnoj cijevi (CRT), posebnoj vakuumskoj cijevi. CRT se koriste za osciloskope i cijevne televizijske (TV) ekrane. Pozitivna strana CRT-a napaja se od čak 25,000 volti (V) na strani ekrana. Vruća katoda na stražnjoj strani cijevi nalazi se unutar kućišta koje se naziva pištolj. Elektron iz vruće katode emitira se i pronalazi svoj put na unutarnjoj strani zaslona nakon što ga magnetsko ili električno polje točno odbije u vertikalnoj i horizontalnoj osi.
Magnetron je uređaj s negativnom katodom koji se koristi za generiranje i pojačavanje radio frekvencije na povišenim frekvencijskim pojasevima koji se nazivaju mikrovalna pećnica. Koristi metalno ograničenje posebne geometrije koja se naziva šupljina. Šupljina, zajedno s trajnim magnetskim poljem, stvara mikrovalnu energiju koja se može koristiti za radarske i mikrovalne pećnice.
Za rasvjetu se koristi jedna varijanta hladne katode. Odabirom različitih fosfornih premaza, ioni koje stvara hladna katoda mogu proizvesti različite boje. Uobičajena je praksa navoditi boju katode.
Baterije rade s pozitivnom katodom i negativnom anodom. Katodni materijal za punjivu bateriju može se prilagoditi ponavljanim ciklusima punjenja i pražnjenja. Negativni naboji baterije stižu do materijala katode i na opterećenje za bateriju. Polaritet katode određuje se na temelju naboja koji do nje dospiju.
Dioda je uređaj u čvrstom stanju koji djeluje kao jednosmjerni ventil za električne naboje. Negativna katoda je sastavljena od negativnog (N)-tipa poluvodiča, koji ima slobodne elektrone, a anoda se sastoji od pozitivnog (P)-tipa poluvodiča koji ima nedostatak elektrona. Shematski simbol diode označava anodu kao strelicu koja pokazuje u katodu, a smjer strelice označava suprotan protok elektrona, koji se naziva protok kroz rupe.