El tubo Nixie está formado por un ánodo, que es una rejilla delante de una serie de cátodos. Estos tienen la forma del símbolo que se quiere representar y se sitúan apilados tras el ánodo, pero sin contacto galvánico entre ellos. El conjunto va encerrado en una ampolla de vidrio llena de gas a baja presión, normalmente neón. Se iluminan con luz anaranjada, al ionizarse el gas en las proximidades de los cátodos. En algunos modelos la ampolla incorpora un filtro rojo para mejorar la visualización al aumentar el contraste. Dos son las disposiciones más comunes: \n* Decimal: Cada ánodo va conectado a una patilla y se excita independientemente. \n* Bi-quinario: Los dígitos se dividen en dos grupos, cada uno de los cuales tiene un ánodo y la mitad de los cátodos. Se reduce el número de patillas ya que cada cátodo de un grupo comparte la patilla con un cátodo del otro grupo. Es un tipo de multiplexación.

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A Nixie tube, or cold cathode display, is an electronic device for displaying numerals or other information using glow discharge. The glass tube contains a wire-mesh anode and multiple cathodes, shaped like numerals or other symbols. Applying power to one cathode surrounds it with an orange glow discharge. The tube is filled with a gas at low pressure, usually mostly neon and often a little mercury or argon, in a Penning mixture. Although it resembles a vacuum tube in appearance, its operation does not depend on thermionic emission of electrons from a heated cathode. It is therefore called a cold-cathode tube (a form of gas-filled tube), or a variant of neon lamp. Such tubes rarely exceed 40 °C (104 °F) even under the most severe of operating conditions in a room at ambient temperature. Vacuum fluorescent displays from the same era use completely different technology—they have a heated cathode together with a control grid and shaped phosphor anodes; Nixies have no heater or control grid, typically a single anode, and shaped bare metal cathodes.

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