将一支电子管拆开之後，绘於附图之中，从图可知，当点亮灯丝，灯丝温度逐渐升高，虽然是真空状态，但灯丝温度以辐射热的方式传导至阴极金属板上，等到阴极金属板温度达到电子游离的温度时，电子就会从金属板飞奔而出。此时在电子是带负电的，在屏极加上正电压，电子就会受到吸引而朝屏极金属板飞过去，穿过栅极而形成一电子流。栅极犹如一个开关，当栅极不带电时，电子流会稳定的穿过栅极到达屏极，当在栅极上加入正电压，对于电子是吸引作用，可以增强电子流动的速度与动力；反之在栅极上加入负电压，同性相斥的原理电子必须绕道才能到达屏极，若栅极的结构庞大，则电子流有可能全数被阻隔。
利用栅极可以轻易控制电子流的流量，将输入讯号连接在栅极上，并且加入适当的偏压，并且在屏极串上一个电阻，藉此即可达到讯号放大的目的。电子管也与晶体管一样，具有多种放大形式（事实上，晶体管的放大形式是从电子管延伸过来的应用），结合不同的电子材料如电阻、电感、变压器以及电容等，就可以创造出千变万化的电子产品。
观察电子管的管壁内部可以看到一块类似水银的薄膜黏附在玻璃壁上，这是延长电子管寿命的设计。除了极少部份低压电子管外（并非指工作电压低，而是指电子管内部存在低压气体），大部分的电子管必须抽真空才能正常工作。电子管的接脚为金属脚，虽然以玻璃封装，但玻璃与金属接脚之间仍然有漏气的机会。玻璃管内的金属蒸镀物（即消气剂），会与气体进行作用，它存在的目的就在于吸收气体，以维持电子管内部的真空度。这一层薄薄的金属物氧化之後，会变成白色，表示电子管已经漏气不行了，所以若打破电子管时，这一层蒸镀物质也会变成白色，因此购买老电子管时，也要注意蒸镀物的情况，像水银一样的为佳，若开始苍白、剥落时，就表示这支电子管已经迈入老年了。这是利用电子管原理所来检测电子管质量的一些小方法，可供参考。
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