他首先重复成功了佛莱明的发明，然后下意识地在电子管里面封进了第三个电极，这是一片不大的锡箔，它的位置在灯丝和屏极之间。这时，奇迹出现了，他在第三极上加一个不大的电信号竟可以改变屏极电流的大小，而且改变的规律同信号变化的规律一致。这表明第三个电极能够控制屏极电流，只要屏极电流的变化比第三极的变化更大，那就意味着信号被放大了，而这正是无数电气工程师们梦寐以求的。德·福雷斯特预感到这个惊人的发现的价值，他沉住气继续实验，最后发现用金属丝代替小锡箔灵敏度最高，于是他用一根白金丝扭成网状封装在灯丝和屏极之间，世界上第一个真空三极管这就样诞生了。控制极因为像网栅就被称为“栅极”，它像一个非常灵敏的控制闸，按施加信号的变化，有规律地改变着屏极电流的大小，由于屏极电流要比栅极电流大很多，微小的电信号经过真空三级管后就可以放大很多倍。
电子管的出现是电子科技史上划时代的大事，它推动了无线电技术的迅猛发展，引发了一场革命并奠定了近代电子工业的基础。人们把电子管称作无线电的“心脏”是一点也不过分的。德·福雷斯特的贡献使之成为近代电子工业的鼻祖，美国人民尊称他为“无线电之父”，而全世界的人民至今都还在享用他带给我们的好处。
庞大的电子管“王朝”诞生了
真空三极管的发明给刚刚兴起的无线电通信带来了光明前景。由于真空三极管的放大作用，通过以真空三极管为核心的放大器电路可以将电信号进行连续多次的放大，使微弱信号的功率提高成千上万倍甚至更高。过去人们对从遥远地区传来的无线电波束手无策，因为微弱的电信号根本无法驱动收报机的工作。现在通过真空三极管将接收天线中感应或激励出来的微弱高频电流或电压放大到足够强度，因而大大增加了通信的距离。另一方面，对发报机而言，也可以用类似的办法将发射信号放大，增加发送功率，也就增大了在空间传播的无线电波的强度，从而从另一侧面增大了通信距离。
后来当人们把真空三极管用于较高频率的放大器中时，又出现了令人头痛的问题，就是放大器会发生振荡，一振荡就不能实现信号的正常放大功能了。振荡的原因在于栅极与板极之间存在较大的电容，为了解决这个问题，人们在两者之间加入了一个新的电极，称为帘栅极，因为它像一个用金属丝做成的帘子，起着静电屏蔽的作用，这就是四极管。1928年，荷兰菲利浦公司的特勒根和霍尔斯特又发明了五极管，它是为克服四极管的缺陷而产生的，加入的新电极位于帘栅极和板极之间，称为抑制栅极，它是用于抑制四级管中出现的二次电子发射现象。随着广播事业的发展又出现了六极管、七极管和八极管，所增加的新极都是栅极。这些新的器件不仅能对电信号起放大作用，而且能做更为复杂的平理，譬如振荡、检波、混频等等。
早期的电子管是十分昂贵的东西，是博览会上展出的珍品，直到20世纪20年代，电子管才开始得到普及和应用，这是因为此前电子管的工业生产基础尚未莫定。虽然真空三极管和真空二极管分别早在1907年和1904年问世，但有关发明的专利权分别属于几个不同的公司，到1921年，无线电报通信业务的蓬勃发展，无线电话和无线电广播技术的兴起，才促使“美国无线电股份有限公司”成立，从而将原先分属于马可尼、贝尔电话、通用电气、西屋和阿姆斯特朗等公司的有关专利技术汇集在一起，电子管才开始正式进入大规模的工业生产阶段，专门生产电子管的大工厂在世界各地相继建立起来，电子管的年产量犹如雪崩一样成倍增加。
20年代中期，无线电广播事业在无数无线电爱好者的努力下得到迅速发展，收音机开始潮水般涌上市场，巨大的需求刺激着电子管的进步，电子管从一个陌生的学术名词一下成为家喻户晓人皆有之的东西了。电子管工业空前壮大起来，1918年，荷兰菲利普灯泡厂还只生产了几百只真空三极管，到30年代，这家工厂的电子管年产量已超过百万只。
到20世纪30至40年代时，电子管已渗入各个应用领域，在无线电的领地内它是“天之骄子”，没有任何东西可与之竞争。在第二次世界大战中，为了对付德国人出没无常的潜艇，英国在1938年开始使用雷达。最初，使用的雷达波长还比较长，后来为了通讯的保密起见雷达的工作频率越来越高，而频率太高时，普通的栅控电子管由于自身特性的限制就不再适用了。由于军事上的迫切需要，促成了电子管在微波领域内的进展。1939年，英国伯明翰大学的布特和兰道尔在军事部门的资助下完成了能发生微波信号的多腔磁控管。之后，一位传奇性的人物，维也纳建筑师出身的考夫纳，来到伯明翰大学工作，而他的工作竟然是为海军部研究电子管。更令人神奇的是对电子学本一无所知的他经过不懈努力终于在1946年发明了宽带新型微波管，成为科技史上的一段佳话。此外，美国的瓦里安兄弟在1939年也发明了多腔速调管，这样一来，电子管无所不在了。
各种各样的电子管诞生了，一个繁荣的以真空三极管为核心的电子管王朝赫然屹立起来了。
面临困境
自从德·福雷斯特发明了真空三极管后，在大约半个世纪内，它几乎独占了电子学的舞台。无线电广播的普及使电子管王朝的领域极剧膨胀，全世界每年生产的各种电子管可达数亿只以上。但是，随着电子技术的进一步发展和实际需要的不断增长，电子管性能上的不足使它面临日益严竣的困境。
最突出的矛盾是电子管过于膨胀的体积使得各种复杂设备的体积变得过于庞大以致不堪承受。人们也一直在寻找电子管小型化的方法，早期的电子管封装就像我们现在的灯泡一样，是梨形玻壳，电子管的管芯安置在作为芯柱的玻璃管上，玻璃管的末端与玻壳封接。到20世纪30年代后期，人们把梨形改成柱形，体积缩小了不少。之后，由于工艺的提高，到1961年时，电子管的栅极与阴极之间的距离已从1928年的1毫米缩短到0.05毫米以下，体积缩小的程度是非常可观的。然而电子管复杂的机械结构使得体积的继续大幅度缩小成为不可能，这使整个电子领域内的工程师们都感到头疼。
不仅于此，电子管的缺陷还在于它的耗电量过大。为使电子管的阴极发射出电子，人们不得不通电把阴极加热至相当温度才能促成其发射，而这部分功率并不构成电子管输出的有效功率，甚至可以认为是白白损耗掉了。
另一个问题是电子管的使用寿命。为发射电子，在阴极的表面涂有一层氧化钡。电子管工作时，阴极和灯丝处于炽热状态，氧化钡会逐渐蒸发，也就是说电子发射源会逐渐衰竭，这从理论上表明它一定是有寿命的。而实际中很可能不用等到氧化钡蒸发完，因为电子管的结构很复杂，经历的处理工序太多，期间任何一道工序的不严格都会导致管子的寿命缩短。这样由大量电子管为核心组成的大型电子设备性能就很受影响了。尽管通过工艺改进使电子管的寿命从1000小时延长到1~2万小时，但仍难以满足很多场合的需要。
以上的几个缺陷在世界上第一台电子计算机上表现得最为充分。1946年，美国宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院的摩赫利博士与另一位研究人员艾克特共同制造出这台具有历史意义的名为ENIAC的计算机。它能在一分钟内完成数以千次的计算，这在当时的确是一个令人吃惊的速度。但同样令人吃惊的是ENIAC总重量达到30吨，一些9英尺高的金属柜足足装满了一小间体育馆；这台机器还产生如此之大的热量，只有开动工业用冷风机才能防止线路熔化，盘上共耗用1.8万支真空管，耗电之大据说ENIAC一旦开动，整座费城的灯光立刻昏暗；更麻烦的是平均每7分钟就会损耗一只真空管。这样的情况令甚至IBM这样的大公司当时也断言对计算机的需求永远不会太大。
现实的需要使电子管陷入越来越大的困境，看来是需要一种新的器件来改变整个无线电世界面貌的时候了。