Termionska emisija, znana tudi kot toplotna elektronska emisija, je proces, s katerim se nosilci naboja, kot so elektroni ali ioni, premikajo po površini ali nekakšni energijski pregradi z indukcijo toplote. Nosilci naboja naravno zadržujejo aktivnost; vendar se pri termoionski emisiji toplotna energija vnese v nosilce, zaradi česar te sile premagajo. Razlog za sposobnost nosilcev naboja, da izvedejo to dejanje, je, ker so elektroni in ioni mobilni in nevezani na normalne verige atomske strukture, ki vplivajo na druge delce. Tradicionalno so bili ti nosilci naboja imenovani “termioni”.
Ena od lastnosti teorije termoelektrične emisije je, da se območje oddajanja vzdržuje z nabojem, ki je nasproten prvotnemu, vendar enak po velikosti. To pomeni, da bo lokacija nosilca naboja pred emisijo ustvarila pozitiven naboj v primeru elektronov. Vendar pa je to mogoče spremeniti z uporabo baterije. Emisija se nevtralizira, ko so nosilci dlje od regije, kar povzroči, da se prvotno stanje ne spremeni.
Zgodovinsko gledano je primarni primer termoionske emisije tisti, ki se uporablja v Edisonovem učinku. Elektroni se oddajajo iz vroče kovinske katode, ki uporablja polarizirano električno napravo, da povzroči, da električni tok izteče v vakuumsko cev. To omogoča napravi, da ohrani nadzor nad gibanjem elektronov in ojača ali spremeni električni signal.
Vse, kar se uporablja za hlajenje ali proizvodnjo energije, uporablja koncept teorije termoelektričnih emisij. Ko temperatura narašča, se obseg pretoka poveča. Poleg tradicionalne uporabe vakuumskih cevi za elektroniko se lahko polprevodniške naprave uporabljajo tudi za ustvarjanje termoioničnega gibanja elektronov, kar omogoča delovanje sodobne tehnologije.
O termioniki je prvi poročal Frederick Guthrie leta 1863. Bil je sposoben identificirati spremembo pozitivnega naboja močno segrete železne krogle, do katere ni prišlo, če je bil predmet negativno nabit. Vendar pa je šele leta 1880 znanost z lahkoto izkoristil Thomas Edison. Ko je delal s svojimi žarnicami z žarilno nitko, je opazil, da so nekatera področja ostala zatemnjena. To mu je omogočilo, da je identificiral tok elektronov zaradi toplote, kar je povzročilo nastanek diode.
Richardsonov zakon opisuje razlog, zakaj lahko elektroni tečejo na ta način. Natančneje, kovine vsebujejo dva elektrona v atomski strukturi, ki se lahko premikata od atoma do atoma. Leta 1928 je sir Owen Willans Richardson, britanski fizik, ugotovil, da so nekateri elektroni lahko zapustili atom, ne da bi se vrnili. Ta postopek zahteva določeno količino energije, odvisno od kovine. Izraz za ta učinek je delovna funkcija.