功率电子器件的设计，最主要包括电参数设计、结构设计和热耗散设计。热耗散的指标已是器件质量和高可靠的重要内容。迄今，真空电子器件的发展方向仍然是大功率、超高频。频率有至毫米波、亚毫米波，功率有达千瓦级、兆瓦级，这就是体积变小，功率变大，因而必须有大量的比热量要耗散掉。据报道，当芯片发热量在3W以上时，像Al₂O₃那样一般基板材料的散热性能很难满足要求。
不同功率电子器件对封接、封装材料的性能要求是不一样的，对于功率真空电子器件用输出窗，其封装材料基本性能要求如下：
①低的损耗角正切值；
②低的二次电子发射系数；
③低的介电常数；
④高的介电强度；
⑤高的热导率系数；
⑥高的机械强度；
⑦适当的热膨胀系数；
⑧易于金属化和封接。
一般常见的高热导率的材料有金刚石、BeO、SiC、AlN、Si3N4和CVD-BN等，其性能如下表：
金刚石具有高热导率、高硬度、高熔点、高绝缘性、低介质损耗、化学稳定性、耐酸碱腐蚀性等特性。金刚石在真空电子器件上的应用主要是指化学气相沉积（CVD）金刚石膜，该材料的优点是介质损耗很低，且热导率很高，是毫米波行波管特别是３ｍｍ行波管输出窗的首选材料，PV＝1015～1016Ω·ｃｍ ，电阻率很大。据报道，在140ＧＨｚ阶 梯 调谐高功率回旋管中，用于真空隔离的布儒斯特角金刚石输出窗取得了成功。该结构输出窗可确保回旋管工作不同频率时不会产生射频功率反射，表明CVD金刚石具有非常好的材料特性。
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