¿Por qué la corriente aún fluye a través del colector aunque el circuito del transistor no tiene Vcc

Tiene que ver con la estructura de un transistor BJT. Veamos un NPN:

^{Fuente de imagen}

Usted tiene una región colectora hecha de semiconductor de tipo N, una base de tipo P y un emisor de tipo N. No voy a entrar en detalles, ya que está fuera del alcance de la pregunta, pero basta con una pregunta: ¿el colector y el emisor no se parecen?

Lo que has hecho es conectar el emisor a tierra y el colector a tierra mediante una resistencia. A continuación, ha aplicado un voltaje a la base.

Normalmente, lo que se esperaría con un voltaje en la base es que la corriente fluya desde la base hasta el emisor; es básicamente un diodo con la base que es el ánodo y el emisor el cátodo. Si el voltaje en el cátodo es más alto que la base, este flujo de corriente a través de la unión del emisor de base hará que la corriente fluya desde el colector hacia el emisor.

Sin embargo, en su caso, el colector no está en un potencial más alto que la base, está en un potencial más bajo. Aquí es donde entra mi pregunta: al igual que la unión del emisor de base, la unión del colector de la base también es una unión P-N, que también es un diodo. De nuevo, la base es el ánodo, pero esta vez el colector es el cátodo. Eso significa que cuando se aplica un voltaje más alto en la base que en el cátodo, una corriente fluirá desde la base a través del cátodo.

Ahora tienes corriente que fluye desde la base al cátodo, a través de la resistencia hasta el suelo, por lo que se identifica el flujo misterioso de la corriente.

Para aclarar más, aquí está su circuito si consideramos las uniones P-N como diodos (*):

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Puede ver cómo la corriente ahora puede fluir a través del diodo del emisor de base y del diodo del colector de base.

En términos de por qué su gráfico actual muestra que la corriente del colector es negativa, es casi seguro que se debe a la forma en que probó el cable en su simulación.

La sonda de simulación se configurará de modo que el flujo actual en el recopilador se considere "positivo". Además, la segunda sonda se configurará de manera que el flujo de corriente a través de la resistencia de arriba a abajo se considere "positivo".

Sin embargo, en este caso, la corriente fluye hacia afuera del colector ("negativo" desde el punto de vista de las sondas) y hacia la resistencia ("positivo" desde el segundo punto de vista de las sondas). Como resultado, hay una discrepancia en el signo.

Básicamente es como tener dos amperímetros en serie, pero uno conectado al revés. Mostrarán lecturas iguales pero opuestas.

Información de bonificación

Ahora, la corriente Base-Colector será mucho más baja que la corriente Base-Emisor, en parte porque tiene la resistencia en serie desde el colector a tierra, lo que disminuirá algo de voltaje y, por lo tanto, limitará la corriente (muy parecido a poner una resistencia en serie con un LED), pero también en parte porque la estructura NPN es más compleja.

El emisor está dopado más fuertemente que el colector, lo que significa que la unión B-E realmente tendrá una caída de voltaje hacia delante mucho más baja que la unión B-C. Como resultado, incluso sin la resistencia, la corriente B-C será considerablemente menor que la corriente B-E.

De hecho, usted se puede usar un transistor BJT a la inversa (intercambiando C y B), pero el rendimiento se degradará masivamente.

^{(*) La vista de diodo no representa completamente un transistor NPN. Si adhiere dos diodos juntos, no terminará con un transistor NPN debido a los cables de metal del diodo entre, entre otras cosas. Sin embargo, representa con precisión el efecto que está viendo.}

Solo agregando un par de puntos a la excelente respuesta de Tom Carpenter

  

El circuito anterior no está alimentado.

V_in es una fuente de energía.

  

... ¿cómo es que hay formas y flujos actuales a través del colector y Rload cuando no hay una diferencia potencial entre el colector y el emisor del transistor?

V_out es la diferencia potencial entre el colector del transistor y su emisor. Sus gráficos muestran claramente que no es cero.

Además, sus gráficos se muestran actuales a través de R _cargar . Nunca puede haber corriente a través de una resistencia sin una diferencia de potencial entre sus terminales. Esa es la Ley de Ohm.

Esto pretende ser un complemento a la respuesta integral de Tom, y se responde dando un "paso atrás". Es una respuesta sobre modelos.

Un transistor es un objeto complicado. Para muchos propósitos, se puede simplificar reemplazándolo con un modelo, que captura parte de su comportamiento, pero no todo.

Por ejemplo, cuando se mide un transistor con la función de "prueba de diodo" de un DMM, el modelo de "dos diodos" explica las mediciones. Pero no te dice de dónde viene la ganancia. El modelo es demasiado simple para eso.

Cuando la polarización de un transistor "normalmente", por ejemplo para producir un amplificador de emisor común, el modelo de "fuente de corriente controlada actual" captura mucho más el comportamiento, le permite calcular corrientes de polarización y factores de amplificación. Pero es demasiado simple y abstracto para explicar lo que sucede en la pregunta del OP.

Cuando las personas usan modelos, normalmente es para capturar el comportamiento más simple para su propósito, y nada más. Como tal, normalmente podemos encontrar casos de esquina que ilustran las deficiencias de cualquier modelo. Luego debemos encontrar un modelo más completo, analizar el objeto complicado completo, o decidir que no necesitamos la precisión adicional y encontrar una manera de trabajar con la aproximación del modelo (los tres se realizan en diferentes circunstancias).

Siempre me divirtió el modelo de personas que mi jefe usaba al determinar cuántas personas asignar a un proyecto de ingeniería dado, él reemplazaría a las personas por 'latas de carne de almuerzo', lo que capturaría la indivisibilidad, algunas de la biología, y (tal vez mi post-hoc, tal vez su sub-texto) la incapacidad de saber lo que obtendrías hasta que abres la lata y probablemente estés decepcionado. Veamos, tenemos un presupuesto de 2 millones en 4 años, ¡así que podemos permitirnos poner 5 latas de carne de almuerzo en él! A pesar de que el modelo simplifica un poco los detalles, no recuerdo que haya tenido menos éxito con la planificación de recursos que cualquier otro administrador de proyectos.