固体内的电子由于受到原子核的吸引作用而被束缚在固体内部。在经典物理理论中，只有当外电场场强达到10的8次方，才能让电子克服原子核的吸引而发射出固体表面。但是，按照量子力学，电子会发生隧穿效应，也就是，电子能够穿过比它的动能更高的势垒。因此，当外电场场强达到10的6次方时，已经有很明显的电子发射现象了。有很多离子源就是利用场致发射现象来工作的。