Prima di essere sostituito da transistor e circuiti integrati, tubi a vuoto (valvole termoioniche) sono stati prevalentemente utilizzati in dispositivi elettronici come televisori, radio e computer. Sono ancora in uso oggi in pochi device specializzate.

L'invenzione dei tubi a vuoto risale al osservazione del cosiddetto effetto Edison, un'osservazione fatta da Thomas Edison. Edison ha osservato che gli attuali flussi tra i filamenti di una lampada a incandescenza e un piatto nel vuoto, quando il piatto è collegato alla fine positiva del filamento.

Perché il computer prima girava su tubi a vuoto, invece di attuali chip dei computer di piccole, un singolo computer era di contenere migliaia di tubi a vuoto, e potrebbe riempire un'intera stanza. Primi amplificatori stereo utilizzati anche tubi a vuoto, e ancora oggi, alcuni audiofili li preferiscono perché producono una minore distorsione. Tubi sottovuoto sono ancora utilizzati in alcuni amplificatori di chitarra elettrica. Inoltre, i tubi sono ancora utilizzati in alcune applicazioni militari, perché l'elettronica tubo non sono influenzati dalle onde radio fatta dalle esplosioni atomiche.

tubi sottovuoto sono generalmente racchiusi in un contenitore di vetro, anche se alcuni tubi uso in ceramica o metallo, invece. Nel suo disegno di diodi più elementari, il tubo, o busta, è sigillata stretto di creare un vuoto. Elettrodi all'interno della busta sono allegati alla porta, che sporgono fuori della busta e spina in una presa di corrente. Un tubo a vuoto di base contiene filamenti all'interno della busta, simili a quelli di una lampadina. I filamenti sono riscaldati e poi rilasciare elettroni, creando una nube di elettroni caricati negativamente. Gli elettroni sono attratti da un anodo, o un piatto di metallo piccoli, all'interno del tubo, che è carica positiva, e un flusso unidirezionale si instaura tra il filamento e la piastra.

Un elettrodo supplementare sotto forma di un piccolo screen-come griglia a volte è contenuta nel tubo, che viene poi chiamato un triodo, che è più efficiente e in grado di amplificare la tensione. Come viene applicata la tensione alla griglia, il flusso tra il filamento e la placca può essere variata. In aggiunta a diodi e triodi, ulteriori innovazioni seguita, inclusi tetrodi, hexodes, heptodes e octodes, progettato per una varietà di applicazioni speciali e per ridurre al minimo la distorsione. Alcuni tubi a vuoto combinano le funzioni di due o più diodi o triodi in una singola unità.

Uno dei maggiori svantaggi di tubi a vuoto è che il filamento diventa instabile nel tempo. Inoltre, se perdite d'aria nel tubo, l'ossigeno reagisce con il filamento caldo e danneggiarlo. Le proprietà di un tubo cambierà con l'età, che è il motivo per primi set di tubi a vuoto televisivo ha dovuto essere adeguato spesso a produrre una buona immagine.