Katoda je elektroda električne naprave, v kateri električni tok teče stran od naprave. Vroča katoda je lahko katoda, ki se segreje neposredno ali posredno. Katodna nitka je vir elektronov v primeru neposredno segrete katode. V primeru posredno segrete katode je žarilna nitka električno izolirana od katode. Vroča katoda oddaja več elektronov kot hladna katoda z enako površino.
Prve vroče katode so uporabljale neposredno ogrevanje. Izdelani so bili iz čistega volframa in segreti na belo žarenje. Kasneje so bile filamente prekrite z materialom, ki lažje oddaja elektrone kot volfram, kar zmanjša delovno temperaturo vroče katode. Nadaljnje izboljšave vročih katod, ki uporabljajo posredno segrevanje, vključujejo filamente iz sintranega volframa, torij-volframovih zlitin in tantala. Nekatere vroče katode so oblikovane tudi kot parabolična zrcala.
Vroče katode, ki uporabljajo posredno ogrevanje, imajo prednost pri uporabi izmeničnega toka, ker ta konfiguracija proizvaja manj hrupa kot katoda, ki uporablja neposredno ogrevanje. Filament v vroči katodi, ki uporablja posredno segrevanje, se običajno imenuje grelec. Grelec je običajno izdelan iz volframa in obdan s cevjo iz niklja.
Oksidna prevleka na žarilni nitki vroče katode lahko zmanjša delovno temperaturo žarilne nitke. Prva izbira je bil čisti barijev oksid, kasnejše formulacije pa so uporabljale mešanico barijevega oksida, kalcijevega oksida in stroncijevega oksida. Vroče katode, prevlečene s temi spojinami, imajo največjo delovno temperaturo 1,832 stopinj Fahrenheita (1,000 stopinj Celzija). Podvrženi so hitri degradaciji v visokonapetostnih pogojih in se najpogosteje uporabljajo v vakuumskih ceveh majhne moči.
Vroče katode, ki morajo prenašati visok tok, imajo običajno prevleke iz heksaboridov, kot sta cerijev heksaborid (CeB6) ali lantanov heksaborid (LaB6). Druge vrste heksaboridov, ki se običajno uporabljajo za prevleko vročih katod, vključujejo barijev heksaborid, kalcijev heksaborid in stroncijev heksaborid. Te vrste vročih katod gorijo močneje in imajo daljšo življenjsko dobo kot volframove vroče katode, vendar so tudi dražje.
Filamenti, ki vsebujejo majhno količino torija, so druga možnost za vroče katode. Filament se segreje na belo žarenje v atmosferi, ki vsebuje ogljikovodike, kar povzroči, da se torij preseli na površino žarilne nitke. Torirani filamenti lahko prenesejo visoko napetost in imajo dolgo življenjsko dobo. Primarna pomanjkljivost toriranih filamentov je, da je torij radioaktiven. Alternative toriju v filamentih vroče katode vključujejo cerij, lantan, itrij in cirkonij.