真空管は真空中でフィラメントそれ自体、もしくはヒーターがカソードを熱することで放出される熱電子で動作します。
● 熱電子を放出する電極
熱電子を放出する電極構造に応じて、直熱管と傍熱管の2通りに分類されます。 直熱管はフィラメントから熱電子を放出します。フィラメントは信号が通る電極としても使用されます。
傍熱管はカソードをヒーターで熱することでカソードから熱電子を放出します。ヒーターとカソードは電気的に分離されています。ヒーターはカソードを熱するための加熱器で、ヒーターからは熱電子は放出されません。（ヒーターとカソードの間に電位差がないため、ヒーター表面に熱電子が発生したとしても放出までには至らない）
● 熱電子はプレートで受ける
フィラメントやカソードは陰極と呼ばれます。フィラメントやカソードから放出された熱電子は、陰極に対してプレートが＋の電荷なら熱電子がプレートへ流れます。その結果、電流はプレートから陰極に流れます。
● 熱電子を発生するA電源
陰極には熱電子を発生させる電源が必要で、この電源はA電源と呼ばれます。オーディオやギターアンプで使用する真空管は6.3Vや12.6Vのものがほとんどです。このヒーター電圧は厳密なものではなく±10%を定格としています。もちろん定格を超えるほどヒーターの劣化が早く進みます。