本实用新型公开了一种片上微型热电子源，在衬底上形成至少一个电子发射体单元，并在衬底上形成控制电极，电子发射体单元相对两端分别连接一控制电极，用于为电子发射体单元提供电压，以使得电子发射体单元因为焦耳效应发热出射电子，衬底与电子发射体单元相对的区域具有沟槽，以降低电子发射体单元通过衬底的热量耗散，提高加热效率。可见，本实用新型技术方案提供了一种新型的片上微型热电子源，兼具传统热发射电子源的发射电流大、真空度要求低、发射性能稳定等诸多优点，且可以直接在衬底上形成大规模的阵列电子发射体单元以及对应的控制电极，具有较高的阵列集成度。