De eenvoudigste elektronenbuis, de diode, bestaat uit een vacuüm getrokken glazen buis waarin een gloeidraad geplaatst is (de kathode) met daaromheen een cilindervormig metalen plaatje (de anode). Wanneer de gloeidraad wordt opgewarmd en de anode met voldoende spanning positief is gepolariseerd, zal er een elektronenstroom gaan lopen (Edisoneffect) wanneer de stroomkring tussen anode en kathode wordt gesloten. Maakt men de anode echter negatief t.o.v. de kathode dan vloeit er geen stroom. Per definitie loopt een stroom van plus naar min, terwijl de negatief geladen elektronen van min naar plus gaan.
Andere elektronenbuizen hebben tussen de kathode en de anode een of meer roosters die de stroom elektronen beïnvloeden. Een negatief geladen rooster stoot de elektronen af.