Die von der Kathode emittierten Elektronen bilden vor der Kathode die sogenannte Raumladung, welche die Kathode vom Feld der Anode abschirmt. Elektronen können nur zur Anode gelangen wennsie die nötige Engergie haben diese Raumladungszone zu überwinden, b.z.w das Feld der Anode so stark ist die Raumladung zu kompensieren. Bei konstanter Emission der Kathode nimmt mit steigender Anodenspannung der Strom zur Anode zu. Sobald die Raumladung vollständig kompensiert ist erreichen alle emittieren Elektronen die Anode, und eine weitere Erhöhung der Anodenspannung führt zu keiner weiteren Erhöhung des Stromes (Sättigungsgebiet). Nur eine Vergrößerung der Emission der Kathode kann den Strom weiter steigern