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  計數管內部填充有氦、氖等惰性氣體,類似氣體輝光管,因而具有較長的壽命。計數管大致可以分為兩類:共陰極計數管與獨立陰極計數管。共陰極計數管內部陰極相連(‘0’陰極除外),‘0’陰極被單獨引出以用於聯級傳輸脈衝(例如十進位制計數管1-9陰極相連),在管子中心有一個圓板狀陽極(某些計數管帶有輔助陽極),此外還有2個控制極,位於每一陰極的左右兩邊,用來控制脈衝傳遞的方向。獨立陰極計數管結構大致與共陰極相同,只是每一個陰極被獨立引出。

  由於不同型號的計數管氣體成分與放電間隙有一定差異,因而工作電壓也不相同。類似於冷陰極充氣管(通常叫做穩壓管),操作時需要在陽極加上一定的高壓才能使其正常工作,一般在450V上下。可以將一枚計數管看作數個冷陰極充氣管被封裝在同一個玻璃泡內。從這個觀點來看,將會找到許多與之相似的特徵,因而某些引數的計算也可以參照充氣管進行。

  當陰極與陽極之間的電壓逐漸升高,原本存在於氣體內部少量離子獲得動能,向電極方向移動,不斷撞擊稀有氣體分子使其電離,在陰極與陽極之間產生微小電流,當電壓達到一定數值時,陰極附近會產生明亮的輝光,此時陰極與陽極之間電壓恆定,這是輝光放電過程的一個顯著特徵。由於氣體成分不同將導致輝光放電的顏色有少許差異。計數管的內部構造決定了第一次放電會隨機出現在某一陰極上,因此需要額外的電路完成復位操作。

  該過程的實現是利用兩枚控制電極完成的,利用控制極1與控制極2脈衝先後,可以控制向上一陰極或下一陰極轉移。轉移的速度決定了計數管的工作頻率,充入惰性氣體的計數管工作頻率通常較低,一般在5kHz上下,而充入氫氣的計數管頻率可以高達幾百kHz。 隨著電子管被半導體器件幾乎全面替代(電子管仍在某些特定領域發揮不可替代的作用),計數管也失去其原來的用途,無論是分頻還是儲存,都遠遠落後於半導體器件。但也仍有不少愛好者使用計數管來製作電子鐘或某些指示器。
冷陰極計數管是一類特殊的電子管,曾在二十世紀五六十年代的計算機中作為記憶體儲器使用。