Diod termionik adalah peranti tiub vakum (juga dikenali sebagai injap termionik), yang susunan elektrod dikelilingi oleh vakum dalam sampul kaca, serupa seperti lampu pijar.

Dalam diod tiub vakum, arus berlalu melalui katod, filamen dari campuran barium dan strontium oksida, iaitu oksida logam alkali bumi. Arus akan memanaskan filamen, menyebabkan pancaran termionik electron ke dalam sampul vakum. Bagi operasi terbalik, elektrod yang dilitupu logam yang dipanggil anod adalah bercas positif. Maka ia adalah elektrostatik yang menarik electron yang terpancar. Walau bagaimanapun, elektron tidak mudah dilepaskan dari permukaan anod yang tidak panas apabila kekutuban voltan diterbalikkan dan mana-mana arus songsang adalah sangat sedikit.

Kebanyakan diod tiub vakum abad ke-20 digunakan untuk aplikasi isyarat analog, dan sebagai alat penerus dalam pembekal kuasa. Hari ini, diod tiub hanya digunakan dalam aplikasi relung, seperti sebagai penerus dalam gitar tiub dan amplifier hi-fi, dan dikhususkan dalam perkakasan bervoltan tinggi.