Разница между «прямым» диодом и «обратным» диодом

Обратное включение – диод – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Обратное включение – диод

Обратное включение диода характеризуется практически полным отсутствием тока при достаточно большом обратном напряжении; иными словами, диод при обратном включении имеет очень большое сопротивление.  

Обратное включение диода связи происходит медленнее, так как после запирания управляющего диода необходимо время, пока вследствие зарядки паразитных емкостей разрядным током напряжение на диоде связи достигнет отпирающего уровня. Это запаздывание особенно заметно в цепях младших разрядов.  

При обратном включении диода на границе p – n – перехода образуется изоляционный слой. Этот обедненный свободными носителями зарядов пограничный слой играет роль изолятора между проводящими р – и n – зонами кристалла. Фактически диод в этом случае представляет конденсатор, причем ширина изоляционного слоя такого конденсатора зависит от приложенного к диоду напряжения. Чем больше приложенное обратное напряжение, тем большей становится толщина изоляционного слоя конденсатора, а следовательно, уменьшается его емкость.  

При обратном включении диода емкость р-п перехода шунтирует большое обратное сопротивление перехода, что приводит к ухудшению его частотной характеристики.  

Давно известны однотактные преобразователи с обратным включением диода.  

Анализ переходных процессов в схеме с обратным включением диода проводится аналогично.  

Аналогично работает последовательная схема диодного ограничителя с обратным включением диода.  

Емкость р-п перехода существует при прямом и при обратном включении диода.  

Определить напряжение на диоде и резисторе нагрузки сопротивлением гн 100 кОм при обратном включении диода ( рис. 96, а), если ток диода ЮмкА, а ( Упит 80 В.  

Для воспроизведения линейно-ломаных зависимостей в I и II квадрантах используется аналогичная схема с обратным включением диода и опорным напряжением.  

Элемент И для отрицательных входных сигналов ( рис. П-19, t отличается от предыдущего обратным включением диодов.  

Страницы:      1    2    3

Индукция при размыкании контакта

Согласно закону индукции Фарадея, если ток через индуктивность изменяется, эта индуктивность индуцирует напряжение, поэтому ток идет течет, пока есть энергия в магнитном поле. Если ток может протекать только по воздуху, значит, напряжение настолько велико, что воздух проводит. Вот почему в схемах с механической коммутацией почти мгновенное рассеивание, которое происходит без обратного диода, часто наблюдается в виде дуги на размыкающих механических контактах. В этой дуге энергия рассеивается в основном в виде сильного тепла, которое вызывает нежелательную преждевременную эрозию контактов. Другой способ рассеивания энергии – электромагнитное излучение.

Аналогичным образом, для немеханического твердотельного переключения (то есть транзистора) большие падения напряжения на неактивированном твердотельном переключателе могут разрушить рассматриваемый компонент (либо мгновенно, либо из-за ускоренного износа).

Некоторая энергия также теряется из системы в целом и из дуги в виде широкого спектра электромагнитного излучения в виде радиоволн и света. Эти радиоволны могут вызывать нежелательные щелчки и хлопки на ближайших радиоприемниках.

Чтобы свести к минимуму антенное излучение этой электромагнитной энергии от проводов, подключенных к катушке индуктивности, обратный диод следует подключать как можно ближе к катушке индуктивности физически. Этот подход также сводит к минимуму те части схемы, которые подвергаются нежелательному высокому напряжению – хорошая инженерная практика.

Вывод

Напряжение на катушке индуктивности согласно закону электромагнитной индукции и определению индуктивности :

VL = – d Φ B dt = – L d I dt {\ displaystyle V_ {L} = – {d \ Phi _ {B} \ over dt} = – L {dI \ over dt}}

Если нет обратного диода, а есть только что-то с большое сопротивление (например, воздух между двумя металлическими контактами), скажем, R 2, мы аппроксимируем его как:

VR 2 = R 2 ⋅ I {\ displaystyle V_ {R_ {2} } = R_ {2} \ cdot I}

Если мы разомкнем переключатель и проигнорируем V CC и R 1, мы получим:

VL = VR 2 {\ displaystyle V_ {L} = V_ {R_ {2}}}

или

– L d I dt = R 2 ⋅ I {\ displaystyle -L {dI \ over dt} = R_ {2} \ cdot I }

которое является дифференциальным уравнением с решением:

I (t) = I 0 ⋅ e – R 2 L t {\ displaystyle I (t) = I_ {0} \ cdot e ^ {- {R_ {2} \ over L} t}}

Мы видим, что ток будет уменьшаться быстрее, если сопротивление велико, например, с воздухом.

Теперь, если мы откроем переключатель с установленным диодом, нам нужно будет учитывать только L 1, R 1 и D 1. Для I>0 мы можем предположить:

VD = constant {\ displaystyle V_ {D} = \ mathrm {constant}}

так:

VL = VR 1 + VD {\ displaystyle V_ {L} = V_ {R_ {1}} + V_ {D}}

, что составляет:

– L d I dt = R 1 ⋅ I + VD {\ displaystyle -L {dI \ over dt} = R_ {1 } \ cdot I + V_ {D}}

, решение которого:

I (t) = (I 0 + 1 R 1 VD) ⋅ e – R 1 L t – 1 R 1 VD {\ displaystyle I (t) = (I_ {0} + {1 \ over R_ {1}} V_ {D}) \ cdot e ^ {- {R_ {1} \ over L} t} – {1 \ over R_ {1} } V_ {D}}

Мы можем вычислить время, необходимое для выключения, определив, для какого t это время I (t) = 0.

t = – LR 1 ⋅ ln (VDVD + I 0 R 1) {\ displaystyle t = {- L \ over R_ {1}} \ cdot ln {\ left ({V_ {D} \ over {V_ {D} + I_ {0} {R_ {1}}}} \ right)}}

Туннельный диоды

В отличии от обычных диодов туннельные диоды проводят ток не только в прямом, но и в обратном направлении. Кроме того, на прямой ветви вольт-амперной характеристики имеется падающий участок. На данном участке дифференциальное сопротивление отрицательно, из-за того, что приращение напряжения вызывает уменьшение тока через диод.

Вольт-амперная характеристика туннельного диода.

Аномальный участок характеристики связан с тем, что в сильно легированных p-n-структурах возникает туннельный эффект. Поэтому полупроводниковые диоды с такой характеристикой называют туннельными (Tunnel Diode). Данное свойство позволяет применять туннельный диод в усилителях и генераторах, а также импульсных устройствах.

Дифференциальное сопротивление туннельного диода остаётся отрицательным до некоторого значения частоты переменного тока, которое воздействует на диод. Значение данной частоты можно определит по формуле

где R_диф – дифференциальное сопротивление диода,

R_П – общее сопротивление диода (кристалла, контактов и выводов),

С_Д – общая ёмкость диода.

Основные параметры туннельного диода представлены ниже.

Прямой ток в точке максимума ВАХ I_П (I_p) – ток в точке максимума воль-амперной характеристики, при котором dI/dU = 0.

Прямой ток в точке минимума ВАХ I_В (I_v) – ток в точке минимума воль-амперной характеристики, при котором dI/dU = 0.

Напряжение пика U_П (U_p) – прямое напряжение на диоде, соответствующее току пика.

Напряжение впадины U_B (U_v) – прямое напряжение на диоде, соответствующее току впадины.

Напряжение раствора U_Р (U_Fp) – прямое напряжение, больше напряжения впадины, при котором ток равен пиковому.

Индуктивность диода L_Д (L_S) – полная последовательная индуктивность диода при заданных условиях.

Ёмкость туннельного диода C_Д.

Дифференциальное сопротивление диода R_диф (R_S) – величина равная отношению приращения напряжения к приращению тока.

Резонансная частота туннельного диода f (F_OSC) – расчётная частота, при которой общее реактивное сопротивление p-n-перехода и индуктивности корпуса туннельного диода обращается в нуль.

Предельная резистивная частота f_R (f_XO) – расчётная частота, при которой активная составляющая полного сопротивления последовательной цепи, состоящая из p-n-перехода и сопротивления потерь, обращается в нуль.

Шумовая постоянная туннельного диода К_ш – величина, определяющая коэффициент шума диода.

Сопротивление потерь туннельного диода R_п – суммарное сопротивление кристалла, контактных соединений и выводов.

Как понять, где плюс, а где минус у светодиодов?

Светодиод не имеет никаких обозначений на своем корпусе. Однако, найти катод (минус) можно несколькими способами. Рассмотрим наиболее популярные варианты:

1. если сравнить выводы, на диоде, катод — более короткий вывод (короткая ножка),
2. если приглядеться, край диодной линзы рядом с катодом срезан.

Эти варианты подходят для 99,99% для всех светодиодов. Однако, можно встретить какие-то странные, «китайские» светодиоды, на которых вся маркировка будет указывать на на другое расположение плюса и минуса. Такие случаи бывают, по крайней мере, мы с ними сталкивались.

В таких ситуациях, единственный надежный метод — подключить светодиод через резистор к источнику питания, или произвести измерения с помощью мультиметра, установленного в режим измерения диодов.

Есть также светодиоды, которые в одном корпусе имеют несколько светящихся структур. Благодаря этому можно получить множество нестандартных цветов. Подробнее о таких светодиодах вы узнаете позже, в другой нашей статье.

Что представляет собой «прямой» диод?

Диод – это полупроводник, имеющий 2 вывода, а именно – анод и катод. Используется он для обработки различными способами электрических сигналов. Например, в целях их выпрямления, стабилизации, преобразования.

Если, с другой стороны, диод имеет обратную смещенность, то есть самое высокое напряжение находится на катоде и самое низкое напряжение на аноде, ток не течет. Катод идентифицируется на корпусе диода посредством кольца или метки, соответствующей перекладине символа. Здесь, например, это 1-й диод. Справа серое кольцо используется для определения положения катода.

Использование в защитном диоде

Поэтому необходимо построить собственный регулируемый источник питания, основанный, например, на входе этого регулируемого источника питания, и у нас будет непрерывный внешний источник питания, обеспечивающий, например, 12 В, все электронные системы сети

Важное значение имеет риск неправильного подключения этого источника питания. Момент невнимания и компоненты поджариваются с ключом работы по распариванию и затратам

Особенность диода в том, что он пропускает ток только в одну сторону. В обратном направлении – нет. Это возможно благодаря тому, что в структуре диода присутствует 2 типа полупроводниковых областей, различающихся по проводимости. Первая условно соответствует аноду, имеющему положительный заряд, носителями которого являются так называемые дырки. Вторая – это катод, имеющий отрицательный заряд, его носители – электроны.

Последовательный диод на разъеме внешнего источника питания позволяет смягчить этот риск. Если источник питания правильно подключен, диод будет поляризован в прямом направлении и, следовательно, будет пропускать ток. Следует иметь в виду, что напряжение питания после диода на 0, 7 В меньше напряжения внешнего источника питания.

Использование в качестве диода свободного хода

Если источник питания подключен вверх дном, диод будет обратным смещением и предотвратит протекание тока, тем самым защищая компоненты вашей карты. Когда цепь, управляющая потоком тока в индуктивной нагрузке, т.е. любое устройство, содержащее одну или несколько катушек, отключается, ток в индуктивной нагрузке не прекращается немедленно. индукция. Если этот остаточный ток не находит пути для циркуляции, напряжение увеличивается и может разрушать компоненты, подключенные к индуктивной нагрузке или вызывать искры.

Диод может функционировать в двух режимах:

• открытом;
• закрытом.

В первом случае через диод хорошо проходит ток. Во втором режиме – с трудом.

Открыть диод можно посредством прямого включения. Для этого нужно подключить к аноду положительный провод от источника тока, а к катоду – отрицательный.

Прямым также может именоваться напряжение диода. Неофициально – и сам полупроводниковый прибор. Таким образом, «прямым» является не он, а подключение к нему или же напряжение. Но для простоты понимания в электрике «прямым» часто именуется и сам диод.

Поэтому диод используется здесь для обеспечения пути к току. На следующей диаграмме мы имеем реле, работающее при напряжении 5 В и простой кнопке. Когда кнопка не нажата, цепь отключается, и ток не течет. Поэтому реле не склеено. Когда кнопка нажата, ток течет через катушку реле, и катушка реле склеена. Диод обратный. Следовательно, через него не течет ток.

Когда кнопка отпускается, путь к земле отключается, но индуктивный эффект катушки реле поддерживает остаточный ток. Диод предлагает путь, и ток течет через катушку. Катушка имеет сопротивление, она рассеивает энергию в виде тепла эффектом Джоуля. Реле срабатывает, как только ток уменьшается ниже определенного значения.

Принцип работы полупроводникового диода

В основу работы диода положено свойство p-n-перехода хорошо пропускать ток в одном направлении и плохо в другом. Диод состоит из одного p-n-перехода и проводит ток в одном направлении только тогда, когда величина
напряжения, приложенного к диоду, больше величины потенциального барьера. Для
германиевого диода минимальное внешнее напряжение равно 0,3 В, а для
кремниевого – 0,7 В.

Если монокристалл полупроводникового материала с
одного конца легировать примесями типа р, а с другого – примесями типа n, то

между областями с различным типом проводимости образуется р-n-переход.
Некоторые дырки из области р диффундируют в область n. В результате область р
получает небольшой отрицательный заряд. Аналогичным образом электроны из области
n диффундируют в область р, и область n оказывается заряженной положительно. В
тонком слое между областями n и р элек­троны и дырки рекомбинируют, и так как
этот слой в результате имеет очень мало свободных носителей заряда, его
называют обедненным слоем. Этот слой действует как потенциальный барьер, препятствующий
дальнейшей диффузии носителей зарядов, и переход находится в состоянии
динамического равновесия (рис. 6, а).

Если внешнее напряжение приложено к выводам
диода таким образом, что анод (А) имеет
положительный потенциал по отношению к катоду (К), то будет наблюдаться уменьшение толщины
обедненного слоя. Потенциальный барьер при этом снижается, что способствует
протеканию тока через переход. С увеличением внешнего напряжения ток через
переход возрастает по экспоненциальному закону до тех пор, пока внешнее
напряжение не станет равным величине потенциального барьера, т. е.
результирующее напряжение на переходе станет равным нулю. Дальнейшее
возрастание тока через переход ограничивается только сопротивлением полупроводникового
материала. Если полярность внешнего напря­жения изменить на обратную, то
величина потенциального барьера возрастет, и основные носители не смогут
преодолеть потенциальный барьер. В этих условиях, однако, через переход будет
протекать незначительный ток, называемый обратным током. При возрастании внешнего
обратного напряжения этот ток остается постоянным, пока напряжение не достигнет
точки пробоя. В этой точке при постоянном напряжении ток быстро возрастает
(рис. 6, б).

Рис. 6 – Полупроводниковый переход с потенциальным барьером:
а – образованным диффузией носителей зарядов;
б – вольт-амперная характеристика полупроводникового диода,
Масштаб по оси тока меняется при переходе
через начало координат

Таким образом, при смещении перехода в прямом направлении
через него будет протекать достаточно большой ток, а при обратном смещении,
меньшем пробивного, ток, протекающий через переход, крайне мал. Иными словами, такое устройство
действует, как выпрямитель.

Обратное включение полупроводникового диода.

Т. к. исследуемый нами полупроводниковый диод – стабилитрон работает при обратном включении, то более подробнее рассмотрим эту область. При включении p-n перехода в обратном направлении (рис. 2) внешнее обратное напряжение Uобр создает электрическое поле, совпадающее по направлению с собственным, что приводит к росту потенциального барьера на величину Uобр и увеличению относительного смеще­ния энергетических диаграмм на q(Uk + Uобр). Это сопро­вождается увеличением ширины запирающего слоя, кото­рая может быть найдена из соотношения (1.7) подстанов­кой вместо Uk величины Uk + Uобр.

. (1.8)

Для кремниевых диодов величина контактной разности потенциалов составляетUk≈0,7 В. Толщина электронно-дырочных переходов δ имеет порядок (0,1-10)мкм.

Возрастание потенциального барьера уменьшает диф­фузионные токи основных носителей (т. е. меньшее их количество преодолеет возросший потенциальный барьер).

У

Рис. 3. Схематическое изображение стабилитрона

Концентрация неосновных носителей у границ p-n перехода вследствие уменьшения диффузионного перемеще­ния основных носителей уменьшится до некоторых значе­ний и. По мере удаления отp-n перехода концен­трация неосновных носителей будет возрастать до равно­весной.

Опорные диоды (кремниевые стабилитроны). Механизмы пробоя p-n перехода.

С

Рис. 4. ВАХ кремниевого стабилитрона

Назначение стабилитронов  стабилизация напряжения; у современных стабилитронов напряжение стабилизации доходит до нескольких сотен вольт, а ток  до десятков ампер, при этом дрейф напряжения может быть не более 0,1 В.

Конструкция стабилитронов та же, что и у выпрямительных диодов; у тех и у других выбор корпуса связан с мощностью рассеяния.

Участок “аб”  для стабилизации напряжения: большим изменениям тока (от Iст.мин. до Iст.мах) соответствуют незначительные изменения напряжения (Uст).

Максимальный ток Iст.махограничивается допустимой мощностью рассеяния, а минимальный (Iст.мин) соответствует началу устойчивого электрического пробоя. При меньших значениях тока стабилитрона он может служить источником шумов (используется в генераторах шумов).

В пределах “аб” сопротивление стабилитрона изменяется при изменении тока через него, а напряжение при этом остается почти постоянным. После точки “б” стабилитрон переходит в режим теплового пробоя, при этом в нем идут необратимые процессы и структура диода разрушается. В режиме теплового пробоя стабилитрон имеет участок на ВАХ с отрицательным динамическим сопротивлением.

Конструкция диода

Твердые материалы в зависимости от того насколько хорошо они проводят электрический ток обычно делятся на три типа: проводники, изоляторы и полупроводники . Проводники имеют максимальное количество свободных электронов, изоляторы имеют минимальное количество свободных электронов (незначительное, поэтому протекание тока в них вообще невозможно), тогда как полупроводники могут быть либо проводниками, либо изоляторами в зависимости от приложенного к ним потенциала. Полупроводниками, которые обычно используются в современном мире, являются кремний и германий. Но кремний в данном случае более предпочтителен поскольку он широко доступен на Земле и обеспечивает лучший тепловой диапазон.

Полупроводники подразделяются на два типа: внутренние и внешние полупроводники.

Собственные полупроводники:

Их также называют чистыми полупроводниками, в которых носители заряда (электроны и дырки) находятся в равном количестве при комнатной температуре. Таким образом, проводимость тока осуществляется как дырками, так и электронами в равной степени.

Внешние полупроводники:

Чтобы увеличить количество дырок или электронов в материале, мы выбираем внешние полупроводники, в которых к кремнию добавляются примеси (кроме кремния и германия или просто трехвалентных или пятивалентных материалов). Этот процесс добавления примесей в чистые полупроводники называется легированием.

Формирование полупроводников P и N-типа

Полупроводник N-типа

Если к Si или Ge добавить пятивалентные элементы (число валентных электронов пять), то появятся свободные электроны. Поскольку электронов (отрицательно заряженных носителей) больше они называются полупроводниками N-типа . В полупроводнике N-типа электроны являются основными носителями заряда, а дырки – неосновными носителями заряда.

Немногие пятивалентные элементы — это фосфор, мышьяк, сурьма и висмут . Поскольку они имеют избыток валентных электронов и готовы к соединению с внешней положительно заряженной частицей, эти элементы называются донорами .

Полупроводник P-типа

Аналогичным образом, если к Si или Ge добавить трехвалентные элементы, такие как бор, алюминий, индий и галлий, образуется дырка, поскольку количество валентных электронов в ней равно трем. Поскольку дырка готова принять электрон и образовать пару, ее называют акцепторами. Поскольку количество дырок во вновь образованном материале избыточно, их называют полупроводниками P-типа. В полупроводниках P-типа дырки являются основными носителями заряда, а электроны — неосновными носителями заряда.

Диод в прямом смещении

Чтобы диод стал проводить ток, нам нужно сначала преодолеть барьер, образовавшийся на пути. Чтобы преодолеть барьер внутри обычного диода, к клеммам следует подать внешнее напряжение минимум +0,7 В (для кремния) и +0,3 В (для германия). Эти напряжения называются напряжением включения, или напряжением смещения, или напряжением точки останова, или напряжением срабатывания, или пороговым напряжением. Пока приложенное напряжение не станет меньше этого порого, через диод течет ток.

Если положительная клемма батареи или источника напряжения приложена к аноду или P-области диода, а отрицательная клемма – к катоду или N-области диода, говорят, что она имеет прямое смещение.

Из-за прямого смещения основные носители заряда в обеих областях отталкиваются (поскольку положительное напряжение прикладывается к области P, а отрицательное к области N) и попадают в область истощения. Следовательно, неподвижные ионы возвращают потерянные носители, становятся нейтральными и перемещаются в неистощенную область, следовательно, ширина барьера постепенно уменьшается. Когда приложенное напряжение больше или равно напряжению включения, весь барьер разрушается, и электроны и дырки теперь могут свободно перемещаться и пересекать соединение, которое затем образует замкнутую цепь и обеспечивает протекание тока. Работа диода при прямом смещении наглядно показана на следующей анимации.

Диод при прямом смещении действует как замкнутый переключатель и имеет прямое сопротивление в несколько Ом (около 20 Ом).

Конструкция

Отличается диод Шоттки от обыкновенных диодов своей конструкцией, в которой используется металл-полупроводник, а не p-n переход. Понятно, что свойства здесь разные, а значит, и характеристики тоже должны отличаться.

Действительно, металл-полупроводник обладает такими параметрами:

• Имеет большое значение тока утечки,
• Невысокое падение напряжения на переходе при прямом включении,
• Восстанавливает заряд очень быстро, так как имеет низкое его значение.

Диод Шоттки изготавливается из таких материалов, как арсенид галлия, кремний, намного реже, но также может использоваться – германий. Выбор материала зависит от свойств, которые нужно получить, однако в любом случае максимальное обратное напряжение, на которое могут изготавливаться данные полупроводники, не выше 1200 вольт – это самые высоковольтные выпрямители. На практике же намного чаще их используют при более низком напряжении – 3, 5, 10 вольт.

Это означает сдвоенный элемент: два диода в одном корпусе с общим анодом или катодом, поэтому элемент имеет три вывода. В блоках питания используют такие конструкции с общим катодом, их удобно использовать в схемах выпрямителей. Часто на схемах рисуется маркировка обычного диода, но в описании указывается, что это Шоттки, поэтому нужно быть внимательными.

Диодные сборки с барьером Шоттки выпускаются трех типов:

1 тип – с общим катодом,

2 тип – с общим анодом,

3 тип – по схеме удвоения.

Такое соединение помогает увеличить надежность элемента: ведь находясь в одном корпусе, они имеют одинаковый температурный режим, что важно, если нужны мощные выпрямители, например, на 10 ампер. Но есть и минусы

Все дело в том, что малое падение напряжения (0,2–0,4 в) у таких диодов проявляется на небольших напряжениях, как правило – 50–60 вольт. При более высоком значении они ведут себя как обычные диоды. Зато по току эта схема показывает очень хорошие результаты, ведь часто бывает необходимо – особенно в силовых цепях, модулях питания – чтобы рабочий ток полупроводников был не ниже 10а

Но есть и минусы. Все дело в том, что малое падение напряжения (0,2–0,4 в) у таких диодов проявляется на небольших напряжениях, как правило – 50–60 вольт. При более высоком значении они ведут себя как обычные диоды. Зато по току эта схема показывает очень хорошие результаты, ведь часто бывает необходимо – особенно в силовых цепях, модулях питания – чтобы рабочий ток полупроводников был не ниже 10а.

https://youtube.com/watch?v=M5Yg0L4GHGY

Еще один главный недостаток: для этих приборов нельзя превышать обратный ток даже на мгновение. Они тут же выходят из строя, в то время как кремниевые диоды, если не была превышена их температура, восстанавливают свои свойства.

Но положительного все-таки больше. Кроме низкого падения напряжения, диод Шоттки имеет низкое значение емкости перехода. Как известно: ниже емкость – выше частота. Такой диод нашел применение в импульсных блоках питания, выпрямителях и других схемах, с частотами в несколько сотен килогерц.

Вольтамперная характеристика светодиода (ВАХ)

ВАХ такого диода имеет несимметричный вид. Когда приложено прямое напряжение, видно, что ток растет по экспоненте, а при обратном – ток от напряжения не зависит.

Все это объясняется, если знать, что принцип работы этого полупроводника основан на движении основных носителей – электронов. По этой же самой причине эти приборы и являются такими быстродействующими: у них отсутствуют рекомбинационные процессы, свойственные приборам с p-n переходами. Для всех приборов, имеющих барьерную структуру, свойственна несимметричность ВАХ, ведь именно количеством носителей электрического заряда обусловлена зависимость тока от напряжения.

Прямое включение диода

Меняем полярность источника питания – плюс к аноду, минус к катоду.
В таком положении, между зарядами одинаковой полярности возникает сила отталкивания.
Отрицательно заряженные электроны отдаляются от минуса и двигаются сторону pn перехода. В свою очередь,
положительно заряженные дырки отталкиваются от плюса и направляются навстречу электорнам.
PN переход обогащается заряженными частицами с разной полярностью,
между которыми возникает электрическое поле – внутреннее электрическое поле PN перехода
.
Под его действием электроны начинают дрейфовать на сторону P.
Часть из них рекомбинируют с дырками (заполняют место в атомах, где не хватает электрона).
Остальные электроны устремляются к плюсу батарейки. Через диод пошел ток I D
.

Чтобы не возникло путаницы, напомню,
что направление тока на электрических схемах обратно направлению потока электронов.