Termiooniline emissioon, tuntud ka kui termiline elektronide emissioon, on protsess, mille käigus laengukandjad, nagu elektronid või ioonid, liiguvad soojuse indutseerimise teel üle pinna või mingisuguse energiabarjääri. Laengukandjad piiravad loomulikult tegevust; termioonilises emissioonis juhitakse aga kandjatesse soojusenergia, mis paneb neid neid jõude ületama. Laengukandjate võime seda toimingut sooritada on tingitud asjaolust, et elektronid ja ioonid on liikuvad ega ole seotud normaalsete aatomistruktuuri ahelatega, mis mõjutavad teisi osakesi. Traditsiooniliselt nimetati neid laengukandjaid “termioonideks”.
Termioonilise emissiooni teooria üks omadus on see, et kiirgavat piirkonda säilitatakse laenguga, mis on vastupidine algsele, kuid suurusjärgus võrdne. See tähendab, et laengukandja asukoht enne emissiooni tekitab elektronide puhul positiivse laengu. Seda saab aga aku abil muuta. Emissioon neutraliseeritakse, kui kandjad on piirkonnast kaugemal, mistõttu algne olek ei muutu.
Ajalooliselt on termioonilise emissiooni peamine näide Edisoni efektis kasutatud. Elektronid kiirguvad kuumalt metallkatoodilt, mis kasutab polariseeritud elektriseadet elektrivoolu väljavooluks vaakumtorusse. See võimaldab seadmel säilitada kontrolli elektronide liikumise üle ja võimendada või muuta elektrisignaali.
Kõik, mida kasutatakse jahutamiseks või energia tootmiseks, kasutab termilise emissiooni teooriat. Temperatuuri tõustes suureneb vooluhulk. Lisaks vaakumtorude tavapärasele kasutamisele elektroonikas saab elektronide termilise liikumise tekitamiseks kasutada ka tahkisseadmeid, mis võimaldavad kaasaegsel tehnoloogial toimida.
Termioonikast kirjeldas esmakordselt Frederick Guthrie 1863. aastal. Ta suutis tuvastada muutuse tugevalt kuumutatud raudsfääri positiivses laengus, mis ei ilmnenud objekti negatiivse laengu korral. Kuid alles 1880. aastal hakkas Thomas Edison seda teadust hõlpsasti rakendama. Oma hõõglampidega töötades märkas ta, et teatud kohad jäid tumedaks. See võimaldas tal tuvastada soojusest tingitud elektronide voolu, mille tulemusena tekkis diood.
Richardsoni seadus kirjeldab põhjust, miks elektronid on võimelised sel viisil voolama. Täpsemalt, metallid sisaldavad aatomistruktuuris kahte elektroni, mis on võimelised liikuma aatomilt aatomile. 1928. aastal avastas Briti füüsik Sir Owen Willans Richardson, et mõned elektronid suudavad aatomist lahkuda ilma tagasi pöördumata. See protsess nõuab sõltuvalt metallist teatud energiahulka. Selle efekti mõiste on tööfunktsioon.