В настоящее время электронные лампы применяют только для усиления и генерирования электрических колебаний большой мощности, достигающей сотен киловатт, поэтому они работают при высоких анодных напряжениях (до 10 кВ) и больших анодных токах (до сотен ампер).
По назначению мощные лампы делят на генераторные и модуляторные. Генераторные лампы предназначены для усиления и генерирования колебаний высокой частоты. Нагрузкой генераторных ламп является колебательный контур, синусоидальное напряжение на котором определяется первой гармоникой импульса анодного тока и резонансным сопротивлением колебательного контура. Как правило, такие лампы имеют анодно-сеточные характеристики, сдвинутые в область положительных напряжений на управляющей сетке, то есть работают с большими сеточными токами с заходом в область режима возврата электронов. Модуляторные лампы предназначены для усиления низкочастотных колебаний, модулирующих колебания высокой частоты. Они должны обеспечивать неискаженное усиление сигналов, поэтому работают в области отрицательных напряжений на сетке. По сравнению с генераторными лампами модуляторные лампы имеют редкую управляющую сетку.
Работа мощных ламп связана с разогревом электродов этих ламп и необходимостью их принудительного охлаждения. В зависимости от способа отвода тепла различают воздушное, водяное и испарительное охлаждение.
Воздушное охлаждение применяют в лампах мощностью до 100 кВт. В таких лампах анод выполняется из меди и конструктивно объединяется со стеклянным или керамическим баллоном. Для увеличения тенлоотвода наружную поверхность анода делают ребристой. Лампу помещают в герметизированный объем, через который с помощью вентилятора принудительно прогоняют очищенный воздух.
Расход воздуха составляет от 0,8 до 2,7 м3/мин в зависимости от величины отводной мощности. Воздушное охлаждение позволяет снизить температуру анода до 250 °С,
Водяное и испарительное охлаждение применяют в лампах мощностью свыше 100 кВт. Такие лампы имеют медный анод, спаянный со стеклянным баллоном. Лампу помещают в специальный бак, через который пропускают воду. Расход воды составляет от 2 до 4 л/мин на 1 кВт мощности. В лампах с испарительным охлаждением на внешней поверхности анода имеются конические зубцы. Во впадинах между зубцами температура наибольшая, поэтому попадающая туда вода превращается в пузырьки пара, которые затем выбрасываются из углублений, в результате увеличивается отбор тепла от анода и повышается экономичность, то есть уменьшается расход воды, который составляет около 0,05 л/мин на 1 кВт мощности. Водяное охлаждение позволяет понизить температуру анода до 120 °С.
В некоторых лампах для уменьшения тока управляющей сетки применяют би-потенциальные катоды. Поверхность таких катодов состоит из чередующихся эмитирующих и неэмитирующих участков. Проволоки сетки располагают над неэмитирующими участками. Между эмитирующими и неэмитирующими участками существует контактная разность потенциалов, благодаря чему формируются пучки электронов, перемещающиеся через просветы между проволоками сетки. Для уменьшения тока экранирующей сетки ее проволоки размещают за проволоками управляющей сетки.
Для работы в диапазоне УКВ и ДЦВ разработаны мощные лампы с дисковыми коаксиальными выводами, обладающими минимальной собственной индуктивностью. Дисковые выводы позволяют легко соединять лампу с элементами объемных резонаторов. В мощных радиопередатчиках находят применение разборные лампы, позволяющие заменять отдельные детали и тем самым увеличивать срок службы дорогостоящих мощных ламп. Работа происходит при непрерывной откачке воздуха из баллона.
