我在“科普1：電流不是電流”一文裡說了，導體裡的自由電子並不是從頭跑到尾，而是像接力賽跑那樣的。所以我說：把電流看作是自由電子流動是不確切的。那有沒有電子從頭跑到腳形成電流呢？有。在電子管（因為管子裡必須抽成真空，所以也叫真空管）裡就是這樣的。
電子管是從白熾燈（過去俗稱電燈泡，是最早的電照明器件，後來是日光燈、節能燈、LED燈）發展而來的。發明電燈泡的是愛迪生。白熾燈是靠電流透過電阻值較高的燈絲，產生高溫二發光的，金屬燈絲因高溫而蒸發，很快就變細斷掉，壽命很短。愛迪生動了很多腦筋，都不解決問題。有一天，他想，能不能借助電場來阻止金屬蒸發？他就在燈泡裡放入一個金屬板，並用導線連線到燈泡外。結果發現，在燈絲與金屬板之間連一個電流表，表指標竟然動了！不過電流極其微弱。他在電路里串入一組電池，正極連金屬板，負極連燈絲，發現電流大增。再把電池反接，電流沒有了，連原來的微弱電流有沒有了。原來這個東西有單向導電性，這可是人類從未擁有過的器件！愛迪生髮明瞭燈泡，進而發明了電子管。這個發明非同小可，愛迪生讓人類從電學時代一腳邁進電子學時代。
現在我們可以來說說電子管的基本原理了。“科普1：電流不是電流”一文裡說了，在導體裡有大量自由電子。溫度越高，自由電子越多。電燈泡燈絲達到了兩千度，燈絲裡的自由電子多到爆棚。有一部分能量特別大的就從燈絲裡逸出，跑到真空裡，在燈絲的附近形成電子雲（說明一下，這個電子雲與量子力學裡的電子雲不是一回事。前者是在真空中的，後者是在原子中的。）。一部分電子跑出去了，燈絲就帶了正電荷，要把逸出的電子拉回來，有出去的，有回來的。因此，與導體裡的自由電子一樣，電子雲也是動態平衡的。
各種燈絲材料有各自的逸出功，只要電子的能量大於逸出功，電子就會跑出來。燈絲一般是用鎢絲製作的，鎢的逸出功比較高，電子很難逸出。後來就在燈絲外面套一個陰極，主要材料是氧化鋇。
在真空二極體裡，燈絲叫陰極，是用來發射電子的；金屬板叫屏極，用來收集陰極發射的電子。
如果沒有外加電壓，逸出電子要跑到屏極去是相當困難的。因此，愛迪生在沒加電池組時，只看見微弱的電流。如果在屏極加上正電壓，一個很小的正電壓就能抵消陰極對電子雲的吸引，就會有大量逸出電子奔向屏極，形成很大的電流。如果屏極接負電壓呢？那就把逸出電子統統打回老家（陰極）去了。這就是真空二極體的單向導電性。
在電子管（真空管）裡，每個電子確實是從陰極一路跑到屏極的，這才是名副其實的電流。
真空二極體的基本原理說完了，以後再說說三極體、五極管的原理。
