Dioda je najzákladnejšia forma vákuovej elektrónky. Pozostáva z dvoch vodivých elektród, ktoré sú umiestnené vo vákuovom sklenenom obale. Tieto sa nazývajú katóda a anóda. Katóda sa zahrieva a zistí sa, že elektróny sa z elektródy „varia“ v dôsledku energie, ktorú majú v dôsledku tepla. Záporne nabité elektróny zanechávajú na katóde kladný náboj, ktorý ich má tendenciu ťahať späť a v dôsledku toho existuje okolo katódy oblak elektrónov, ktorých intenzita sa znižuje so zväčšujúcou sa vzdialenosťou od katódy. Tie elektróny, ktoré cestujú najviac, majú najviac energie. Napriek tomu sa zistilo, že ak je medzi katódu a anódu umiestnený odpor, bude vidieť, že prúd skutočne tečie ako výsledok elektrónov, ktoré sú vydávané katódou.
Ak je medzi anódou a katódou diódového ventilu umiestnený odpor, prúd bude tiecť.
Ak má elektrón dostatočnú energiu na to, aby dosiahol anódu, zostane tam, nebude mať dostatok energie na únik, ale môže prúdiť späť ku katóde cez vonkajší odpor. Je vidieť, že prúd elektrónov môže tiecť z katódy smerom k anóde v dôsledku úniku elektrónov z katódy, ale elektróny nie sú schopné anódu opustiť.
Ak má elektrón dostatočnú energiu na to, aby dosiahol anódu, zostane tam, nebude mať dostatok energie na únik, ale môže prúdiť späť ku katóde cez vonkajší odpor. Je vidieť, že prúd elektrónov môže tiecť z katódy smerom k anóde v dôsledku úniku elektrónov z katódy, ale elektróny nie sú schopné anódu opustiť. Výsledkom je, že prúd môže prúdiť iba jedným smerom. Preto, ak sa na diódový ventil alebo diódovú trubicu privedie striedavý signál, umožní to len polovicu cyklu, čím sa signál napraví. Ak sa obvod mierne zmení a na anódu sa aplikuje kladný potenciál, potom pritiahne ďalšie elektróny a v dôsledku batérie potečie prúd. Prúd môže opäť prúdiť iba jedným smerom. Táto funkcia môže byť použitá v usmerňovacej linke alebo napájaní zo siete, čo umožňuje vytvorenie jednosmerného prúdu, jednosmerného prúdu zo striedavého prúdu, AC vstupu. Môže byť tiež použitý na detekciu rádiových signálov a v skutočnosti to bolo prvé použitie pre termionické ventily alebo vákuové trubice. Bol to Ambrose Fleming z University College London, koho ako prvý napadla myšlienka detekcie signálov pomocou diódového ventilu.
Nepriamo vyhrievaný diódový ventil
Skoré diódové ventily používali priamo vyhrievanú katódu. Pozostával z ohrievacieho prvku, ktorý tiež pôsobil ako katóda. To výrazne obmedzilo prevádzku týchto zariadení. Použitie striedavého prúdu pre ohrievače umožnilo transformátoru zabezpečiť napájanie ohrievača priamo z prívodnej siete, čím sa znížili náklady na prevádzku, pretože batérie nevydržali dlho a boli drahé:
Indukované bzučanie: Keď sa na napájanie priamo vyhrievaných ventilov použil striedavý prúd, zistilo sa, že striedavý prúd ovplyvňuje činnosť ventilu a časť striedavého prúdu sa môže prekrývať s výstupom.
Priamo vyhrievaná katóda je pripojená k zdroju ohrievača: Priamo vyhrievaná katóda znamená, že katóda je pripojená k napätiu ohrievača, čo zabraňuje použitiu spoločného napájania ohrievača pre niekoľko ventilov, ktoré môžu potrebovať rôzne napätia katódy.
Riešením oboch problémov bolo použitie elektricky oddeleného vykurovacieho prvku, ktorý sa používal na ohrev katódy. Táto metóda známa ako nepriamy ohrev sa takmer všeobecne používa pre všetky ventily, či už ide o diódové ventily, triódy alebo čokoľvek iné.
Najjednoduchšou formou usmerňovača je jednocestný usmerňovač. Pre vyššie príkony sa používa dvojcestný usmerňovač. Je to vlastne dioda s dvama anódami a spločnou katódou.
Treba poznamenať, že usmerňovacie diódy často používali samostatné 5V žhaviace napätie (neviem prečo), zatiaľ čo ostatné elektrónky boli najčastejšie žhavené 100 mA (20V/50V), alebo 6,3V (300mA). Samozrejme sa používali a používajú aj iné napätia.