Самостоятельный разряд происходит в результате ионизации электронным ударом (рис. 35) и электронной эмиссии.

Рис. 35

При возникновении самостоятельного разряда кинетическая энергия электронов, которые ускоряются электрическим полем, преобладает работу выхода электронов из атомов. Число электронов и положительных ионов резко растет - возникает лавина электронов и ионов. Положительные ионы, разогнанные электрическим полем, бомбардируют катод и выбивают с его поверхности новые электроны (электронная эмиссия):

где l - длина свободного пробега.