Hladna katoda je katoda, ki se ne segreva. Čeprav se to morda zdi očitno, je ta razlika zelo pomembna za notranje funkcije katode. Te katode, čeprav niso posebej ogrevane kot vroče katode, se še vedno lahko zelo segrejejo med uporabo. Hladna katoda se uporablja v več oblikah fluorescenčnih in plinskih sistemov razsvetljave, kot so neonski znaki. Medtem ko se žarnice s hladno katodo pogosto uporabljajo v mnogih sodobnih sistemih, je njihova poraba električne energije pogosto višja od alternativnih sistemov.
Katoda je del diode, kjer med porabo energije izteka elektrika. Večina katod je vročih katod ali filamentov. Te katode ohranjajo veliko večjo gostoto moči s segrevanjem katode. To izboljša pretok elektronov in katodi omogoča, da vzdržuje močnejši pretok moči. Te vrste katod se uporabljajo za vse, od žarnic do katodnih cevi (CRT), sicer znanih kot televizijske (TV) cevi.
Hladna katoda ne uporablja nobene oblike ogrevanja za polnjenje svojega pretoka moči. V tem primeru se skozi katodo potisne znatna napetost, ki ustvarja električno polje. Katoda nato uporablja to električno polje za vzdrževanje pretoka moči. Ta metoda ustvarjanja in vzdrževanja naboja je manj učinkovita kot metoda vroče katode, vendar ustvarja tudi manj toplote.
Čeprav se hladna katoda ne segreje, to ne pomeni, da ni vroča. Ko se tok premika skozi katodo, se majhna količina energije prenese v toploto. Ta toplota bo izboljšala porabo energije katode, vendar bo enota tudi bolj vroča. Medtem ko so nekatere naprave s hladno katodo vedno hladne na dotik, lahko druge postanejo tako vroče kot standardne naprave z vročo katodo.
Ena od primarnih uporab hladnih katod je pri razsvetljavi na osnovi plina, na primer pri neonskih napisih. Napetost, potrebna za vzbujanje plinov, je običajno nižja od napetosti, ki je potrebna za druge oblike razsvetljave. To omogoča, da hladna katoda deluje pri nižji napetosti kot vroča katoda in ustvari manj presežne toplote.
Hladne katode so tudi primarni način izdelave osvetlitve ozadja za zaslone s tekočimi kristali (LCD). V tem primeru se hladna katoda uporablja predvsem za nižjo proizvodnjo toplote in stabilno uporabo napetosti. To omogoča, da večina LCD televizorjev deluje brez aktivnega hladilnega sistema.
Težava s hladnimi katodami je v napetosti, ki je potrebna za njihovo delovanje. Vroče katode lahko zelo enostavno delujejo pri spremenljivih napetostih zaradi toplotne indukcije, ki jo ustvari njihova toplota. Hladne katode tega ne zmorejo, padci napetosti pa povzročijo, da katoda izgubi moč. To pomeni, da mora hladen sistem vzdrževati višjo napetost in porabiti več električne energije kot podobni vroči sistemi.