Działo wyposażone jest w katodę, którą stanowi monokryształ wolframu z ostrzem o promieniu 0,1 ąm umieszczonym w silnym polu elektrostatycznym (ok. 5 kV). Elektrony opuszczają ostrze katody na skutek efektu tunelowego. Działo z zimną emisją połową charakteryzuje się dużą jaskrawością przy bardzo małej średnicy wiązki (ok. 3 nm). Przy prądach wiązki w zakresie 10'12 - 10'8 A jest korzystniejsze od dział z termoemisją. Stabilna praca tego działa wymaga jednak wysokiej próżni (10'8 Pa).