หลอดดิสชาร์จเป็นวัตถุที่มีการจัดเรียงของอิเล็กโทรดภายในห้องแก๊ส โดยปกติแล้ววัตถุเหล่านี้ได้รับการออกแบบภายในป้องกันแก้ว; อย่างไรก็ตามบางคนใช้เซรามิกหรือโลหะที่มีเส้นแก้ว พวกมันทำงานโดยใช้แรงดันไฟฟ้าเพื่อเริ่มการเคลื่อนที่ของอนุภาคผ่านตัวนำไฟฟ้า สิ่งนี้ทำให้เกิดการไอออไนซ์ของก๊าซภายในท่อปล่อย ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดคือการส่องสว่างของท่อจ่ายก๊าซ
หลอดดิสชาร์จคือเซลล์ไฟฟ้าเคมีหมายถึงพวกมันสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้ารวมทั้งกระแสจากปฏิกิริยาเคมีในแก๊ส อิเล็กตรอนจะถูกปล่อยและยอมรับที่ปลายแต่ละด้านของหลอดเหมือนกับแบตเตอรี่ การคายประจุแตกต่างจากแบตเตอรี่อย่างไรก็ตามโดยทั่วไปแล้วมันไม่ได้ทำหน้าที่เหมือนแหล่งพลังงาน เมื่ออิเล็กตรอนออกจากเซลล์ของก๊าซจะเรียกว่าออกซิเดชั่น อย่างไรก็ตามเมื่ออิเล็กตรอนเข้าสู่เซลล์ก็จะเรียกว่าการลดลง
ท่อจ่ายแก๊สถือเป็นแคโทดซึ่งตรงข้ามกับขั้วบวกในแง่ของเซลล์เคมีไฟฟ้า ซึ่งหมายความว่ากระแสไฟฟ้าไหลออกจากอิเล็กโทรด ขั้วอาจเป็นบวกหรือลบได้ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบหรือฟังก์ชั่นอย่างไรก็ตามส่วนใหญ่มักเป็นลบ อิออนบวกกับโปรตอนมากกว่าอิเล็กตรอนและประจุบวกจึงถูกดึงดูดไปยังแคโทด แอนไอออนประจุลบที่มีอิเลคตรอนมากกว่าโปรตอนและประจุไฟฟ้าลบออกไป โดยพื้นฐานแล้วท่อจ่ายใด ๆ ที่ให้พลังงานเป็นบวกและหลอดใด ๆ ที่ใช้พลังงานจะเป็นลบ
หลอดปล่อยสูญญากาศเรียกว่าแคโทดร้อน สิ่งนี้ปล่อยอิเล็กตรอนที่เกิดจากการปล่อยความร้อน, การไหลของอิเล็กตรอนหรือไอออนที่เกิดจากความร้อน โดยทั่วไปแคโทดร้อนจะใช้เส้นใยไฟฟ้าเพื่อปล่อยอิเล็กตรอน ตัวอย่างเช่นปืนอิเล็กตรอนกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและหลอดฟลูออเรสเซนต์ส่วนใหญ่ ในทางตรงกันข้ามแคโทดเย็นนั้นเป็นหลอดดิสชาร์จที่ไม่ได้ให้ความร้อนอิสระ แต่ก็ยังสามารถเปล่งแสงได้เช่นจอผลึกเหลวในโทรทัศน์และหน้าจอคอมพิวเตอร์
หนึ่งในการใช้งานที่แพร่หลายที่สุดของท่อจ่ายแก๊สคือทำหน้าที่เป็นสวิตช์ไฟฟ้า Ignitron, krytron และ thyratron เป็นตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดของก๊าซที่ใช้ในเทคโนโลยีนี้ โดยทั่วไปจะไม่ใช้เพื่อขยายสัญญาณตามที่หลอดสุญญากาศปกติทำ แต่ถูกออกแบบมาเพื่อขัดจังหวะและเบี่ยงเบนกระแสของตัวนำหนึ่งไปยังอีกตัวนำหนึ่ง
เนื่องจากผลกระทบจากการไอออไนซ์ของหลอดดิสชาร์จจึงเป็นหนึ่งในการใช้งานทั่วไปสำหรับหลอดนีออน อุปกรณ์ที่คล้ายคลึงกันอื่น ๆ ใช้ซีนอนในรูปแบบของไฟแฟลชที่เห็นในกล้องและไฟแฟลช การใช้งานทั่วไปอื่น ๆ สำหรับหลอดดิสชาร์จอยู่ในตัวนับไกเกอร์
