NEA陰極的量子效率高於正電子親和勢陰極,可從其光電發射過程進行分析。價帶中的電子吸收光子能量,躍遷到導帶底以上,成為熱電子(受激電子能量超過導帶底的電子)。在向表面運動的過程中,由於碰撞散射而發生能量損失,故很快就落到導帶底而變成冷電子(能量恰好等於導帶底的電子)。熱電子的平均壽命非常短,約
10-14~10-12s。如果在這麽短的時間內能夠運動到真空界面,自然能逸出。但是熱電子的逸出深度只有幾十納米,絕大部分電子來不及到達真空界面,就已經落到導帶底變成冷電子了。冷電子的平均壽命比較長,約
10-9~10-8s,其逸出深度可達1000納米。因為體內冷電子能量仍高於真空能級,所以它們運動到真空界面時,可以很容易地逸出。因此NEA量子效率比常規發射體高得多。