Transistörler ve entegre devreler ile değiştirilmeden önce, televizyon, radyo ve bilgisayar gibi elektronik cihazlarda ağırlıklı olarak vakum tüpleri (termiyonik valfler) kullanılmıştır. Bugün hala birkaç özel cihazda kullanılmaktadırlar.
Vakum tüplerinin icadı, Edison tarafından yapılan bir gözlem olan, Thomas Edison tarafından yapılan bir gözlemdir. Edison, plak filamentin pozitif ucuna bağlandığında, akkor lambanın filamanı ile vakum içindeki bir plaka arasında akımın aktığını belirtti.
İlk bilgisayarlar bugünün küçük bilgisayar çipleri yerine vakum tüpleriyle çalıştığından, tek bir bilgisayarın binlerce vakum tüpü içermesi gerekiyordu ve tüm odayı doldurabiliyordu. Erken dönem stereo amplifikatörler de vakum tüpleri kullandılar ve bugün bile bazı ses tutucular bunları tercih ediyor çünkü daha az bozulma üretiyorlar. Vakum tüpleri hala bazı elektro gitar amplifikatörlerinde kullanılmaktadır. Ayrıca, bazı askeri uygulamalarda tüpler hala kullanılmaktadır, çünkü tüp elektroniği, atom patlamalarından yapılan radyo dalgalarından etkilenmez.
Bazı tüpler bunun yerine seramik veya metal kullanmasına rağmen, vakum tüpleri tipik olarak cam bir muhafaza içine yerleştirilir. En temel diyot tasarımında, tüp veya zarf, bir vakum oluşturmak için sıkıca kapatılmıştır. Zarf içindeki elektrotlar, zarftan çıkıntı yapan ve bir prize takılan uçlara takılır. Temel bir vakum tüpü, zarfın içindeki, ampulünkine benzer filamentler içerir. Filamentler ısıtılır ve sonra negatif yüklü bir elektron bulutu oluşturarak elektronları serbest bırakır. Elektronlar, tüp içinde pozitif yüklü olan bir anot veya küçük metal bir levhaya çekilir ve filaman ile plaka arasında tek yönlü bir akış oluşturulur.
Küçük bir ekrana benzer ızgara şeklindeki ek bir elektrot bazen tüpte bulunur, bu daha sonra daha verimli ve gerilimi artırabilen bir üçlü olarak adlandırılır. Izgaraya voltaj uygulandığında, filaman ve plaka arasındaki akış değişebilir. Diyot ve triyotlara ek olarak, çeşitli uzmanlık uygulamaları için tasarlanmış ve bozulmayı en aza indiren tetroitler, altıgenler, heptodlar ve oktodlar dahil olmak üzere daha fazla yenilik takip edildi. Bazı vakum tüpleri, iki veya daha fazla diyot veya triyotun fonksiyonunu tek bir ünitede birleştirir.
Vakum tüplerinin en büyük dezavantajlarından biri, filamentin zaman içinde kararsız hale gelmesidir. Ayrıca, tüpe hava kaçarsa, oksijen sıcak filament ile reaksiyona girer ve ona zarar verir. Bir tüpün özellikleri yaşla birlikte değişecektir, bu nedenle erken vakum tüplü televizyon setlerinin iyi bir görüntü elde etmek için sık sık ayarlanması gerekiyordu.
