热离子真空管(thermionic valve)在首次出现的时候，其实当中不是有很多东西是新发明的。它只是爱迪生( Thomas Edison)发明白炽灯泡后，为延长其寿命而逐步衍生出来的。人们发现，灯泡在寿命将达到终点之时，灯泡玻璃开始变色并发黑。（这种效应在现在的家用灯泡中通常不能清楚地看到，AZ1084D-5.0但在非石英的卤素手电筒灯泡以及舞台灯泡上可显现。）玻璃变黑的原因是钨质灯丝( tungstenfilament)的蒸发物，在玻璃内表面沉积而造成。为试图阻止钨的蒸发，于是，在玻壳（内部真空）内引入了一块平板（plate-译注：此英语单词的另一个意思是指电子管的阳极）。接着，人们又注意到，如果这块平板充有相对于灯丝而言为正的电荷，就有电流穿过真空而流动。（灯泡内部需抽真空，否则，炽热的钨丝会迅速氧化而烧掉。）在作者拥有的Ediswan R型真空管上，可以清楚看到玻璃的发黑现象，如图4.24所示。

           
    图4.24 R型真空管，可看到玻壳发黑（管子上的刻印文字宣称，这种真空管是“经BBC邮政署署长批准的型号”）
    1904年，John Ambrose Fleming更进一步‘q，发明了一种新的器件。由于只允许电流作单向流动，他把这种器件命名为电真空管( electrical valve)。所发明的这种器件使用两个碳质灯丝，其中一个会发热，尽管在后来的专利中列明绝对温度约为2 000K(同一时期钨丝灯泡的钨丝绝对温度约为2 900K)，但发明者声称“发出比它用作白炽灯时更为炽亮的光”。另一个碳质灯丝，仅是作为电极( electrode)，不发热。发明者发现，一旦有AC信号加到这两个电极上，电流只流向一个方向。这种新器件就是热离子二极管( thermionic diode)，因为需耍有热能量才能产生离子流(ion flow)。严格来说，只有软真空（充有低压气体）的电子管才依靠气体离子的流动——硬真空的电子管则依靠电子的流动。
    尽管这种二极管具备了极其难得的价值，而且发明者已指出，可用于检出无线电波，但有两个原因，限制了这种二极管的实际应用：一是碳这种材料较难发射电子；二是电子发射十分依赖于温度，而碳质灯丝要避免永久失效，不得不保持于相当低的温度。在这两个因素作用下，碳质灯丝的电子发射，只相当于钨丝2 900K时的约0.003%，需要使用很灵敏的、带光学机构的检流计才能检测到。
    1908年Lee de Forest的三极检波管(Audion)专利，则在位于灯丝与平板之间的铁框中插入一条铂金线，经实验证明可获得放大作用。尽管有关专利内容表明，发明者当时并不明白其中的工作原理，然而，这种新器件十分有用，迅速促成了无线电业的诞生。这种软真空三极检波管放大特性的变数很大，难于预判，但经过演化，在不久之后，就出现了预判容易得多的硬真空三极管。