灯丝加热的阴极，和一个阳极。早期产品的外观和现在的白炽灯泡相当类似。在操作中，一个单独的电流通过由镍铬合金制成的高电阻灯丝（加热器），将阴极加热到红热状态（800-1000℃）后可导致它释放电子到真空。这一过程即热发射。阴极通常涂有碱土金属氧化物，如钡或锶的氧化物。因为它们具有较低的功函数，可使发射的电子数量增加。有些真空管则直接加热钨丝，钨丝则既作为加热器也是阴极本身。交流电会在负极及与其同心的阳极板之间整流，当板子带正电时，静电会从负极处吸引电子。所以电子即从阴极连通到阳极成为了电流。然而当极性反转