Os elementos metálicos internos são, o filamento, cuja função é o aquecimento do cátodo para a emissão de elétrons, o cátodo, emissor de elétrons, a placa, ou ânodo, receptor de elétrons, a grade de controle, que, dependendo de sua polarização, aumenta ou diminui o fluxo eletrônico do cátodo ao ânodo, além de outras grades que podem formar as válvulas tríodos, pentodos, etc.
Díodos termiônicos, são válvulas eletrônicas de construção mais simplificada, inicialmente construídos por Thomas Alva Edison antes da invenção da lâmpada incandescente.
O díodo é formado mecanicamente de um filamento, cuja função é aquecer ao cátodo, acelerando desta forma os elétrons em direção ao ânodo, ou placa, que consiste num invólucro metálico que veste ao cátodo e filamento.
O funcionamento do diodo termiônico é bem simples, ao ligarmos uma bateria e um miliamperímetro em série, sendo o polo positivo à placa e o polo negativo ao cátodo, este sendo aquecido a determinada temperatura e a partir de uma certa tensão elétrica aplicada ao sistema, começará fluir uma corrente elétrica constante entre cátodo e placa (ânodo), não importando a oscilação da tensão, a intensidade de corrente será sempre a mesma, a este fenômeno se deu o nome de Efeito Édison.
Qualquer que seja a polaridade na placa, sempre haverá Efeito Édison, pois os elétrons saltam para o espaço que rodeia ao cátodo formando uma nuvem em grande agitação. A esta nuvem se dá o nome de nuvem eletrônica, que é uma carga espacial negativa que rechaçará constantemente os elétrons para o cátodo e para trás à medida que são emitidos. Este fenômeno é tão efetivo que nenhum dos elétrons atinge a placa, qualquer que seja a tensão elétrica aplicada, para a placa estando negativa.
Ao polarizarmos tensão positiva à placa, os elétrons de carga espacial são atraídos, portanto o fluxo de corrente será baixo.
