Uno de los requisitos básicos para el funcionamiento de una válvula es la temperatura. Todas ellas necesitan temperaturas superiores a los 100 ºC y algunas de ellas llegan incluso a los 250 y 300 ºC. El componente de la válvula que se encarga de «caldear el ambiente» se llama filamento. Es comparable al filamento incandescente de las bombillas domésticas y es lo que hace que la válvula se ilumine cuando está funcionando.

Existen cuatro topologías de válvulas utilizadas comúnmente en audio diferenciadas por el número de componentes internos (sin contar el filamento) que las componen: diodos (dos componentes), triodos, tetrodos y pentodos (compuestas por cinco componentes).

El ánodo y el cátodo son los dos componentes base y comunes a todas las topologías comentadas. El cátodo se encuentra justo alrededor del filamento de caldeo y de él se desprenden los electrones que fluyen hacia el ánodo creando una corriente eléctrica. Para que exista este flujo de electrones es necesaria una temperatura mínima de funcionamiento en el cátodo. A temperatura ambiente este fenómeno no se podría dar. Esto significa que si el filamento de una válvula se rompe, no hay calor y por lo tanto la válvula deja de funcionar. Para facilitar todavía más el movimiento de los electrones entre el cátodo y el ánodo, se hace el vacío en el interior de la válvula. Además las tensiones de trabajo son muy elevadas (entre 300 y 600 voltios) para permitir que los electrones desprendidos del cátodo por la temperatura sean fácilmente atraídos por el ánodo.

El resto de componentes utilizados en los triodos, tetrodos y pentodos permiten controlar la cantidad de electrones que pasan de cátodo a ánodo introduciendo de esta forma el concepto de la amplificación.