属于冷阴极发射。金属内的自由电子从金属逸出需要做一定量的功，称为金属的逸出功。在金属导体中，自由电子活动在一定的电子势阱内。金属作为阴极，并在阳极间加一定电压时，阴极表面形成一定的势垒；当所加的电压很大时势垒宽度减小，自由电子可通过势垒穿透的量子效应，从金属中释放出来。利用场发射可制成场发射显微镜，用于研究气体原子在针尖表面的吸附、分解和扩散等过程，是表面物理研究的一种方法。场发射也是形成气体放电 的一种方式，稀薄气体放电管中，阴极在强电场作用下释放出的电子被加速，撞击气体分子，使之电离产生正负离子，维持气体放电。在产生强脉冲高能电子束的装置中，通常也使用场发射阴极，能在极短的时间内产生大量的电子。