空間電荷是一個概念，其中多余的電荷被視為分布在空間區域（體積或面積）上的連續電荷，而不是不同的點狀電荷。這個模型通常適用于當載流子從固體的某個區域發射出來時——發射的載流子云可以形成一個空間電荷區域，如果它們足夠分散，或者留在固體中的帶電原子或分子可以形成一個空間電荷區。

空間電荷只出現在電介質（包括真空）中，因為在導電介質中，電荷往往會被迅速中和或屏蔽。空間電荷的符號可以是負的也可以是正的。當金屬物體在真空中加熱到白熾度時，這種情況可能在靠近金屬物體的區域最為常見。這種效應首先是由托馬斯愛迪生在燈泡燈絲中觀察到的，有時也被稱為愛迪生效應。空間電荷是許多真空和固態電子設備中的重要現象。

當金屬物體被放置在真空中并被加熱到白熾度時，能量足以使電子“沸騰”離開表面原子并以自由電子云包圍金屬物體。這稱為熱電子發射。生成的云帶負電，可以被附近任何帶正電的物體吸引，從而產生通過真空的電流。

空間電荷可以由一系列現象產生，但最重要的是：

1. 電流密度和空間不均勻電阻的組合
2. 電介質內物質的電離以形成異電荷
3. 來自電極和應力增強的電荷注入
4. 水樹等結構中的極化。“水樹”是出現在浸水聚合物絕緣電纜中的樹狀圖形的名稱。

有人提出，在交流電(AC)中，在半個周期內注入電極的大部分載流子在下一個半周期內被排出，因此一個周期的凈電荷平衡實際上為零。然而，當場反轉時，一小部分載流子可以被捕獲在足夠深的水平上以保留它們。交流電中的電荷量應比直流電(DC)中的充電量增加得更慢，并且在較長時間后變得可以觀察到。

異電荷是指空間電荷的極性與相鄰電極的極性相反，同電荷則相反。在高壓應用下，電極附近的異質電荷有望降低擊穿電壓，而同質電荷會增加擊穿電壓。在交流條件下極性反轉后，同電荷轉化為異空間電荷。

空間電荷是所有真空管的固有屬性。這有時會使在設計中使用管的電氣工程師的生活變得更艱難或更輕松。例如，空間電荷極大地限制了三極管放大器的實際應用，這導致了進一步的創新，如真空管四極管。

另一方面，空間電荷在某些電子管應用中很有用，因為它會在電子管的外殼內產生負EMF，可用于在電子管的柵極上產生負偏壓。除了控制電壓之外，還可以通過使用施加的柵極電壓來實現柵極偏置。這可以提高工程師對放大的控制和保真度。它允許以構建空間電荷管用于汽車收音機，需要只有6或12伏的陽極電壓（典型的例子是在6DR8/EBF83，6GM8/ECC86，6DS8/ECH83??，6ES6/EF97和6ET6/EF98）。

空間電荷也可能出現在電介質中。例如，當高壓電極附近的氣體開始發生介電擊穿時，電荷被注入電極附近的區域，在周圍氣體中形成空間電荷區。空間電荷也可能出現在受到高電場應力的固體或液體電介質中。固體電介質內的俘獲空間電荷通常是導致高壓電力電纜和電容器內電介質故障的一個促成因素。

空間電荷傾向于降低散粒噪聲。散粒噪聲是離散電荷隨機到達的結果；到達的統計變化會產生散粒噪聲。空間電荷產生的電勢使載流子減速。例如，靠近其他電子云的電子會因排斥力而減速。減速載流子還增加了空間電荷密度和由此產生的電勢。此外，空間電荷產生的電勢可以減少發射的載流子數量。當空間電荷限制電流時，載流子的隨機到達被平滑；減少的變化導致更少的散粒噪聲。