Algunos tubos usan cátodos directamente calentados. El filamento se llama el 'calentador' en la superficie del tubo y la parte de la que se emiten los electrones es el cátodo. (El término 'placa' se reserva para el ánodo donde se recolectan los electrones). La mayoría utiliza cátodos calentados indirectamente, lo que permite el calentamiento con aire acondicionado. He visto muchos calentadores hechos con filamentos muy finos con un recubrimiento de óxido, generalmente óxido de bario. El óxido es frágil y se evapora con el tiempo y conduce a quemaduras o cortocircuitos. En algunos calentadores, los filamentos se empaquetan en un espacio pequeño y van hacia adelante y hacia atrás y calientan un cilindro de metal delgado con el recubrimiento de óxido en el exterior.
¿Por qué el óxido? El tungsteno tiene una función de trabajo de aproximadamente 4.5 eV o voltios de electrones. Los electrones deben tener tanta energía para escapar del metal. Para darles la energía, el calentador funciona muy caliente, como 2700C como una bombilla. Con los recubrimientos de óxido la función de trabajo es de aproximadamente 1.1eV. La energía de los electrones en el calentador aumenta exponencialmente con la temperatura. Por lo tanto, hacer mucho calor hace una gran diferencia. Pero también lo hace la reducción de la función de trabajo y el funcionamiento a una temperatura más baja, lo que consume menos energía y prolonga la vida útil. A 1.1eV, el calentador puede ser un calor rojo apagado en lugar de una bombilla blanca.
Los calentadores no son reemplazables porque el tubo de vidrio está sellado en ambos extremos (o una lata metálica sellada para algunos dispositivos) y mantiene un vacío fuerte. De hecho, después de eliminar la mayor cantidad de aire con una bomba de vacío, se sella el tubo y se calienta eléctricamente un "captador de bario" para que reaccione con los gases restantes. El resultado en un muy buen vacío. Un efecto secundario hace que la mancha como un espejo en el costado del tubo.
Una tostadora necesita producir calor, como 1500 vatios, por lo que se utiliza un cable grande y mucha corriente. El tubo debe tener un cátodo caliente que puede tener una masa muy baja y está en un alto vacío. Un cable fino de tungsteno se calentará con menos corriente y consumirá menos energía. Pero también será más fácil dañarlo con el calor y la vibración.
Se utilizó tungsteno calentado directo hasta aproximadamente 1930. Se encontró que el tungsteno con un poco de torio tenía una función de trabajo inferior y se usó hasta que se descubrió el efecto de óxido de bario.