大気中で対向する電極に電圧を印加すると、電極間に形成される電界による、電極からの電子放出やイオン生成が行われない状態であっても、宇宙線や自然放射能由来の放射線などによる気体分子の電離によるきわめて微弱な電流が流れる。これを暗流と呼ぶ。なお、大気中において通常自然に発生する荷電粒子の数は10-20個/cm3・s程度で、通常大気中ではこの電離により1000-2000対/cm3程度の正負イオン対が存在する。電極に印加する電圧を上昇させるとともに順次これらの荷電粒子が電極に捕捉されるようになる。一定の電圧をこえると電極間に発生する全ての荷電粒子が電極に捕えられ、電極に印加する電圧に関わらず一定の電流が流れるようになる。この時の電流の値は、10-17A/cm2程度である。