在一定的工作温度下，当阴极发射能力大于二极管需要的发射电流密度时，在阴极表面附近形成的电子云的空间电荷场使得阴极电流受到限制。二极管的电流随电压的变化遵循二分之三次方定律（，为导流系数）。此时二极管处于空间电荷限制状态，导流系数为常数。二极管发射电流随阴极工作温度的变化如图所示。在较低的工作温度下，二极管的电流随温度线性变化，二极管处于温度限制状态（TL）。随着温度升高，二极管电流保持一恒定值，二极管处于完全空间电荷限制状态（FSCL）。

二极管发射电流随阴极工作温度的变化

当电子注在金属漂移通道中传输时，由于电子注内部的空间电荷效应，使电子注内部的电位降低，当电子注的电流密度大于一定值时，电子注内部的电位可能降到低于阴极电位，使电子注不能在漂移通道中传输。对于半径为的圆形电子注在半径为的漂移通道中传输时，其最大可传输的电流分为两种情况。

圆形电子注：

…（1）

空心电子注：

…（2）