低壓氣體中顯示輝光的氣體放電現象。在置有板狀電極的玻璃管內充入低壓（約幾毫米汞柱）氣體或蒸氣，當兩極間電壓較高（約1000伏）時，稀薄氣體中的殘余正離子在電場中加速，有足夠的動能轟擊陰極，產生二次電子，經簇射過程產生更多的帶電粒子，使氣體導電。輝光放電的特征是電流強度較小（約幾毫安），溫度不高，故電管內有特殊的亮區和暗區，呈現瑰麗的發光現象。

輝光放電時，在放電管兩極電場的作用下，電子和正離子分別向陽極、陰極運動，并堆積在兩極附近形成空間電荷區。因正離子的漂移速度遠小于電子，故正離子空間電荷區的電荷密度比電子空間電荷區大得多，使得整個極間電壓幾乎全部集中在陰極附近的狹窄區域內。這是輝光放電的顯著特征，而且在正常輝光放電時，兩極間電壓不隨電流變化。 在陰極附近，二次電子發射產生的電子在較短距離內尚未得到足夠的能使氣體分子電離或激發的動能，所以緊接陰極的區域不發光。而在陰極輝區，電子已獲得足夠的能量碰撞氣體分子，使之電離或激發發光。其余暗區和輝區的形成也主要取決于電子到達該區的動能以及氣體的壓強（電子與氣體分子的非彈性碰撞會失去動能）。 輝光放電的主要應用是利用其發光效應（如霓虹燈、日光燈）以及正常輝光放電的穩壓效應（如氖穩壓管）。 低壓氣體放電的一種類型，在發射光譜分析中用作氣體分析和難激發元素分析的激發光源。在玻璃管兩端各接一平板電極，充入惰性氣體，加數百伏直流電壓，管內便產生輝光放電，其電流為10-4～10-2A。放電形式與氣體性質、壓力、放電管尺寸、電極材料、形狀和距離有關。