Вакуумная дуга может возникнуть, когда поверхности металлических электродов, контактирующие с хорошим вакуумом, начинают испускать электроны либо посредством нагрева ( термоэлектронная эмиссия ), либо в электрическом поле, которое достаточно для того, чтобы вызвать автоэлектронную эмиссию . После возникновения вакуумная дуга может сохраняться, поскольку освобожденные частицы получают кинетическую энергию от электрического поля, нагревая металлические поверхности посредством высокоскоростных столкновений частиц. Этот процесс может создать раскаленное катодное пятно , которое освобождает больше частиц, тем самым поддерживая дугу. При достаточно высоких токах может также образоваться раскаленное анодное пятно .
Электрический разряд в вакууме важен для некоторых типов вакуумных ламп и для высоковольтных вакуумных выключателей .
Термоэлектронная вакуумная дуга (TVA) — это новый тип источника плазмы, который генерирует плазму, содержащую ионы с направленной энергией. Разряды TVA могут быть зажжены в условиях высокого вакуума между нагретым катодом (электронной пушкой) и анодом (вольфрамовым тиглем), содержащим материал. Ускоренный электронный пучок, падающий на анод, нагревает тигель вместе с его содержимым до высокой температуры. После установления стационарной плотности испаряющихся атомов материала анода и при достаточно высоком приложенном напряжении между электродами зажигается яркий разряд.