O princípio operacional de um relé de vácuo envolve a utilização de contatos de excitação dentro de um circuito de controle para estabelecer uma barreira de carga segmentada dentro do espaço entre o cátodo e a grade. Quando uma tensão de polarização reversa suficiente é aplicada através deste intervalo, ela desencadeia uma descarga corona entre o cátodo e o ânodo, fazendo com que o tubo de vácuo conduza. Este processo é análogo ao mecanismo de um relé convencional, onde o impulso elétrico converte a energia armazenada na bobina em um campo magnético.
Como um dispositivo de comutação eletrônica de alta-precisão, alta-confiabilidade, alta-velocidade e alta{3}}capacidade, o relé de vácuo é empregado principalmente para fins de controle em uma ampla variedade de circuitos elétricos. Sua função principal é transportar e controlar sinais em circuitos de controle de baixa-corrente e baixa{6}}potência, facilitando assim a comutação de diversas funções e fornecendo proteção ao circuito. Os relés de vácuo são compatíveis com sistemas CA e CC e são particularmente{8}}adequados para aplicações especializadas, como inversores de frequência variável, sistemas de automação de energia, processos de separação de gases e operações de carga e descarga de baterias.