Kylmä katodi on katodi, jota ei lämmitetä. Vaikka tämä saattaa tuntua ilmeiseltä, tämä ero on erittäin tärkeä katodin sisäisille toiminnoille. Vaikka näitä katodeja ei erityisesti lämmitetä kuten kuumat katodit, ne voivat silti kuumentua käytön aikana. Kylmäkatodia käytetään useissa loiste- ja kaasupohjaisissa valaistusjärjestelmissä, kuten neonkylteissä. Vaikka kylmäkatodivaloja käytetään laajasti monissa nykyaikaisissa järjestelmissä, niiden sähkönkulutus on usein korkeampi kuin vaihtoehtoisissa järjestelmissä.
Katodi on diodin osa, josta sähköä virtaa ulos virran käytön aikana. Useimmat katodit ovat kuumia katodeja tai filamentteja. Nämä katodit ylläpitävät paljon korkeampaa tehotiheyttä kuumentamalla katodia. Tämä parantaa elektronien virtausta ja sallii katodin ylläpitää vahvempaa tehovirtaa. Tämän tyyppisiä katodeja käytetään kaikkeen hehkulampuista katodisädeputkiin (CRT), joka tunnetaan myös televisioputkina (TV).
Kylmä katodi ei käytä minkäänlaista lämmitystä tehovirran lataamiseen. Tässä tapauksessa merkittävä jännite työnnetään katodin läpi, jolloin syntyy sähkökenttä. Katodi käyttää sitten tätä sähkökenttää ylläpitääkseen tehovirtaansa. Tämä menetelmä varauksen tuottamiseksi ja ylläpitämiseksi on vähemmän tehokas kuin kuumakatodi, mutta se tuottaa myös vähemmän lämpöä.
Vaikka kylmäkatodia ei lämmitetä, se ei tarkoita, etteikö se olisi kuuma. Kun virta kulkee katodin läpi, pieni määrä tehoa siirtyy lämmöksi. Tämä lämpö parantaa katodin tehonkäyttöä, mutta se myös kuumentaa yksikköä. Vaikka jotkut kylmäkatodilaitteet ovat aina viileitä kosketettaessa, toiset voivat kuumentua yhtä kuumiksi kuin tavalliset kuumakatodilaitteet.
Yksi kylmäkatodien pääasiallisista käyttötavoista on kaasupohjaisessa valaistuksessa, kuten neonkylteissä. Kaasujen herättämiseen tarvittava jännite on yleensä pienempi kuin muissa valaistusmuodoissa tarvittava jännite. Tämän ansiosta kylmäkatodi voi toimia pienemmällä jännitteellä kuin kuuma katodi ja tuottaa vähemmän ylimääräistä lämpöä.
Kylmäkatodit ovat myös ensisijainen tapa valmistaa nestekidenäytön (LCD) taustavalo. Tässä tapauksessa kylmäkatodia käytetään ensisijaisesti alhaisempaan lämmöntuotantoon ja vakaaseen jännitteen käyttöön. Tämän ansiosta useimmat LCD-televisiot voivat toimia ilman aktiivista jäähdytysjärjestelmää.
Kylmien katodien ongelma piilee jännitteessä, joka tarvitaan niiden toiminnassa pitämiseen. Kuumat katodit voivat toimia hyvin helposti vaihtelevilla jännitteillä niiden lämmön synnyttämän lämpöinduktion ansiosta. Kylmät katodit eivät pysty tekemään tätä, ja jännitteen laskut aiheuttavat katodin tehon menetyksen. Tämä tarkoittaa, että kylmän järjestelmän on ylläpidettävä korkeampaa jännitettä ja käytettävä enemmän sähköä kuin vastaavissa kuumassa järjestelmässä.