Gazotron (dioda gazowana) to zwykła dioda prostownicza ale o bańce wypełnionej gazem (hel, ksenon, krypton lub pary rtęci) pod niskim ciśnieniem. Jej zasada działania jest zbliżona do zwykłej diody - rozgrzana katoda emituje elektrony, które pod wpływem dodatniego pola elektrycznego anody rozpoczynają swoją podróż w jej kierunku. Ponieważ jednak w bańce znajduje się gaz następują zderzenia elektronów z atomami gazu, powoduje to wybicie z nich elektronów, a więc ich jonizację. W wyniku tego powstają kolejne nośniki prądu - ujemne elektrony, oraz dodatnie jony. Nowo powstałe nośniki tak samo poruszają się w kierunku odpowiednich elektrod - ujemne elektrony w stronę anody, dodatnie jony w stronę katody. Po drodze oczywiście dochodzi do kolejnych zderzeń i powstawania kolejnych nośników prądu. Zjawisko to nazywa się jonizacją gazu, następuje ono dosyć powoli - jonizacja w zależności od objętości gazu, jego ciśnienia i napięć na elektrodach może trwać od kilku do kilkudziesięciu milisekund, jest jednak nieograniczona - nie ma żadnego wbudowanego mechanizmu ograniczającego ilość zjonizowanych atomów gazu, poza ogólną ilością gazu w lampie. Oczywiście cały czas zachodzi dejonizacja, tym szybciej im silniej zjonizowany jest gaz. W praktyce ustala się określona równowaga pomiędzy ilością atomów gazy zjonizowanych i niezjonizowanych. Prąd płynący przez lampę, a więc i ilość powstałych jonów jest ograniczony w zasadzie tylko rezystancją w obwodzie anodowym lampy.
Zapalenie się łuku wewnątrz lampy nazywane jest zapłonem gazotronu. Aby taki zapłon zaszedł natężenie prądu musi być odpowiednio duże, tak aby ilość nowo powstających jonów była większa od ilości jonów naturalnie zanikających, oraz od napięcia pomiędzy anodą a katodą. Napięcie to musi być na tyle duże, aby nadać elektronom emitowanym z katody energię umożliwiającą w ogóle jonizację atomów gazu. Zapalony łuk elektryczny ma jedną bardzo cenną właściwość - praktycznie bliską zeru rezystancję dynamiczną. W praktyce oznacza to, że nawet duże zmiany prądu, który przepływa przez łuk praktycznie nie zmieniają napięcia łuku. Napięcie to jest zbliżone do tzw. potencjału jonizacji gazu i zależy od rodzaju gazu i jego ciśnienia. Dodatkowo, co również jest bardzo cenną cechą łuku elektrycznego napięcie na łuku (a więc pomiędzy anodą a katodą gazotronu w stanie zapalonym) jest niezależne od odległości anody i katody względem siebie. Dzięki temu katoda może osiągać duże rozmiary (co pozwala na uzyskanie dużych prądów katody), bez konieczności obudowywania jej gigantyczną anodą. Anoda bardzo często ma postać metalowego krążka umieszczonego nad katodą, a dzięki specyficznym własnościom łuku tak samo łatwo dotrzeć do niej jest elektronom z fragmentu katody najbliżej i najdalej od anody). Dzięki temu konstrukcja gazotronu może być bardziej zwarta, a sama lampa dużo mniejsza od lampy próżniowej analogicznej mocy.
Stały spadek napięcia na łuku oznacza również małe straty mocy na lampie - dla lamp próżniowych spadek napięcia był wykładniczo zależny od prądu anody, czyli moc strat rosła wraz z kwadratem obciążenia, dla gazotronów rośnie liniowo. Ponadto rzeczywista wartość napięcia łuku elektrycznego w gazotronach jest niewielka - około 15V, więc ogólna wartość mocy tracona na anodzie nie jest duża. Gazotrony były stosowane przede wszystkim jako lampy prostownicze dla większych mocy - tam, gdzie były wysokie napięcia (powyżej kilkuset woltów, aż do kilkudziesięciu kilowoltów) i duże prądy (większe od kilkudziesięciu miliamperów), a więc w zasilaczach dużych wzmacniaczy akustycznych, nadajników, silników elektrycznych, itp. Wykonanie lampy próżniowej o analogicznych parametrach jest praktycznie niemożliwe - lampa ta musiałaby być ogromna z gigantyczną katodą zużywającą olbrzymią ilość energii na żarzenie.
Gazotrony mają też kilka wad. Podstawową jest fakt, że są stosunkowo wolne - czas zapłonu to (przeciętnie) kilka milisekund, czas wyłączania nawet dłuższy. Jedyną metodą zgaszenia łuku jest spadek napięcia na łuku poniżej progu jonizacji, czas wyłączania zależy od czasu dejonizacji (zanikania jonów gazie), czas ten jest bardzo trudny do zmniejszenia (zależy od rodzaju gazu i jego ciśnienia), jeżeli (przy prostowaniu prądu sinusoidalnego) napięcie w kierunku zaworowym (anoda ujemna względem katody) przekroczy próg jonizacji zanim jony całkowicie zanikną łuk zostanie podtrzymany, tylko że prąd będzie płynął w stronę przeciwną - lampa przestanie być diodą a stanie się zwarciem. Z tego powodu układy z gazotronami muszą być starannie zaplanowane. Dodatkowo napięcie zwrotne (ujemne na anodzie względem katody) pod żadnym pozorem nie może przekroczyć katalogowego napięcia wstecznego. Inaczej nastąpi tzw. emisja polowa ("wyciągnięcie" elektronów z elektrody silnym polem elektrycznym) z anody, a w konsekwencji zapłon gazotronu i przepływ prądu wstecznego. Emisja polowa zachodzi tym łatwiej im anoda ma wyższą temperaturę - wynika z tego, że temperatura gazotronu nie może przekroczyć wartości maksymalnej.
Inną wadą gazotronu jest stosunkowo niska żywotność - przeciętnie kilkaset godzin pracy, oraz konieczność specjalnego z nim postępowania - najpierw musi zostać włączone napięcie żarzenia, dopiero po długim czasie (nawet i godzinie dla nowego egzemplarza), aż katoda się odpowiednio nagrzeje, a gaz zaabsorbowany na elektrodach i ściankach bańki uwolniony, a dla gazotronów rtęciowych cała rtęć wyparuje. Ponadto ponieważ gazotron zaczyna przewodzić praktycznie dopiero od momentu zapłonu łuku to kształt prądu gazotronu jest odmienny od sinusoidy, zwłaszcza w momencie zapłonu prąd raptowanie narasta od zera do wartości maksymalnej, co może być źródłem zakłóceń, gdyż taki impulsowy przebieg zawiewra dużo harmonicznych. Wymaga to odpowiedniego zaprojektowania zasilacza i odfiltrowania zakłóceń, aby nie przenikały do sieci zasilającej.
Najpopularniejszymi typami gazotronów są np. amerykańskie 866 często używane przez krótkofalowców do zasilania ich nadajników.