В 1883 году знаменитый изобретатель Эдисон, работая над усовершенствованием лампы накаливания, обнаружил, что помещенная в вакуум нить лампы при сильном нагревании начинает «выбрасывать» в окружающее пространство большое количество электронов. Это явление, названное термоэлектронной эмиссией, получило широкое применение в электронных лампах. Первые электронные лампы имели такие же прозрачные стеклянные баллоны, как и электрические лампы накаливания. Нити накала в них ярко светились. Электронная лампа сегодня имеет стеклянный, металлический или керамический баллон. Внутри баллона укреплены электроды и создается вакуум, чтобы газы не препятствовали движению электронов и электроды служили дольше. Лампа имеет катод и анод. Отрицательный электрод — это катод, он служит источником электронов. Положительный электрод — анод окружает катод. Анод бывает цилиндрической формы или коробки, не имеющей 2-х стенок. Названия электронных ламп зависят от количества электродов: 2 электрода — диод; 3 — триод; 4 — тетрод и т.д.
Первая электронная лампа была изобретена английским ученым Флемингом в 1904 году. Используя «эффект Эдисона», он создал детектор, который назовут «двухэлектродной трубкой» или «диодом». В стеклянный баллон с разреженным газом Флеминг поместил нить накала, которую окружал металлический цилиндр. При нагревании электрод лампы начинал испускать электроны, вокруг него образовывалось электронное облако. Плотность облака увеличивалась при повышении температуре электрода. Если электроды лампы подключались к источнику тока, возникало электрическое поле. Если отрицательный полюс источника соединялся с нагретым электродом (катодом), а положительный — с холодным (анодом), то электроны под влиянием электрического поля покидали «облако» и направлялись к аноду. Между анодом и катодом появлялся электрический ток. В случае, если анод зарядить отрицательно, он будет отталкивать электроны, а катод с положительным зарядом — притягивать. Тока в цепи не будет. В диоде Флеминга ток шел в одном направлении, т.е. обладал односторонней проводимостью. Приемная схема с диодом Флеминга почти не отличалась от прочих радиосхем и не осуществила переворота в радиотехнике.
Выдающимся достижением в этой области стало изобретение американского инженера Ли де Фореста. В 1907 году он создал лампу с дополнительным третьим электродом, названным им «сеткой». Лампу изобретатель назвал «аудином», правда, в дальнейшем ее стали называть «триод». Работа триода, как и любой электронной лампы, построена на движении электронов между катодом и анодом. Третий электрод (сетка) был расположен ближе к катоду, не был сплошным, имел вид спирали из проволоки, пропускал электроны, направленные от катода к аноду. При подаче на сетку не высокого отрицательного напряжения уменьшалась сила анодного тока, т.к. сетка отталкивала какую-то часть электронов, двигавшихся от катода к аноду. Если на сетку поступало высокое отрицательное напряжение, она становилась непреодолимым препятствием для электронов, которые задерживались между катодом и сеткой. Анодный ток прекращался, хотя на катоде был «минус», а на аноде — «плюс». Если на сетку подать положительное напряжение, она начинает притягивать электроны, помогая аноду, сила тока, проходящая через лампу, значительно увеличивается. Итак, подавая на сетку разное напряжение, можно регулировать силу анодного тока. Даже небольшие изменения напряжения, происходящие между катодом и сеткой, вызывают большие изменения анодного тока. Это позволяло использовать электронную лампу для увеличения малых переменных напряжений и, соответственно, для широкого применения на практике.
Появление триодов привело к быстрым эволюционным переменам радиоприемных схем. Появилась возможность усиливать принимаемый сигнал в сотни раз, чувствительность приемников возросла многократно. Уже в 1907 году Ли де Форест предложил схему лампового приемника. Однако первая трехэлектродная лампа имела ряд значительных недостатков. Так, электроды располагались так, что значительная часть электронного потока направлялась на стеклянный баллон, а не на анод. Плохо откачанная лампа содержала молекулы газа, которые, ионизировавшись, оказывали разрушительное воздействие на нить накала. В 1910 году Либен усовершенствовал лампу-триод. Сетка представляла перфорированный лист алюминия и помещалась в центре лампы, поделив ее на 2 части. Внизу находилась платиновая нить накала. Анод в форме спирали из алюминиевой проволоки или прутика размещался в верхней части лампы. Чтобы защитить нить накала, ее покрывали тонким слоем бария или окисла кальция. Для дополнительной ионизации внутрь лампы вводились ртутные пары, что увеличивало катодный ток.
Вскоре появились лампы с несколькими сетками: тетроды — лампы с 2-мя сетками; пентоды — с 3-мя. Это были универсальные электронные лампы для усиления напряжения постоянного и переменного токов. Их использовали как детекторы и генераторы электрических колебаний. Появились и комбинированные лампы, в их баллонах было по две, три электронные лампы и назывались они: диод-пентод, триод-пентод и т.д. Такие лампы работали как детекторы (диод) и усилители напряжения (пентод). В зависимости от применения электронные лампы имеют разные размеры: от сверхминиатюрных, не толще карандаша, (радиоприемники, телевизоры и проч.) до огромных, в рост человека, (усилители радиоузлов, радиопередатчики).
