W ustalonych warunkach pracy jony znajdują się głównie przy katodzie, ekranując katodę od anody. Rozkład potencjału w przestrzeni anoda-katoda jest nierównomierny - bardzo silnie rośnie przy powierzchni katody, w pozostałej części pozostaje praktycznie stały. W efekcie natężenie pola elektrycznego jest bardzo wysokie przy powierzchni katody, potem jest zbliżone do zera. Daje to bardzo znaczące w praktyce efekty: Katoda ma bardzo silną emisję, gdyż wartość emisji zależy od natężenia pola elektrycznego na powierzchni katody, które w tym przypadku jest bardzo duże. Odległość anoda-katoda nie ma wpływu na wartość prądu emisyjnego. Ponieważ praktycznie cały spadek napięcia na lampie zachodzi w obszarze przy powierzchni katody, w reszcie obszaru anoda-katoda prawie nie ma pola elektrycznego to anoda może być dowolnie daleko od katody, co umożliwia zbudowanie odpowiednio dużej anody, dobrze chłodzonej i pewnie mechanicznie zamontowanej, oraz katody o dużej powierzchni, bez problemów z wzajemnym rozmieszczeniem tych elementów. Spadek napięcia na gazotronie jest stały, niezależny od wartości płynącego prądu i równy energii potrzebnej do jonizacji cząstki gazu wyrażonej w eV (elektronowoltach).