即使晶体管电路没有Vcc，为什么电流仍流过集电极

我遇到了一个教程，在该教程中，由于得出的结论，我认为上述BJT NPN电路是错误的。

但是当我对该电路进行仿真时，我发现结论是正确的。

我完全感到困惑，似乎对晶体管的行为有一些基本的误解。

上面的电路未通电。没有Vcc。输入电压Vin从零增加到1V。

下面是输出电压Vout相对于Vin的曲线图：

下图是相对于Vin的通过负载的电流I（Rload）和集电极电流Ic。

题：

我的困惑是，当晶体管的集电极和发射极端子之间没有电位差时，任何电流如何形成并流过集电极和Rload。

根据该图，由于I（Rload）+ Ic = 0，因此似乎满足了KCL。

但是我不了解当前的方式是如何形成和流动的。

如果有人问我，我会说：“电流将从基极流到发射极，从而流到地面。没有电流流过负载，而Vout将为零。”

我完全不知道这个电路。我认为显然有问题。为什么电流会以这种方式循环？

与BJT晶体管的结构有关。让我们看一个NPN：

^图片来源

您有一个由N型半导体制成的集电极区，一个P型基极和一个N型发射极。我将不作详细介绍，因为它超出了问题的范围，但让我们提出一个问题就够了-集电极和发射极看起来不一样吗？

您要做的就是将发射极接地，并通过电阻将集电极接地。然后，您已向基座施加了电压。

通常，在基极上施加电压时，您期望的是电流从基极流向发射极-基本上是一个二极管，基极为阳极，发射极为阴极。如果阴极处的电压高于基极电压，则通过基极-发射极结的电流将导致电流从集电极流向发射极。

但是，在您的情况下，集电极的电势并不比基极高，而是低。这就是我的问题所在-与基极-发射极结类似，基极-集电极结也是PN结，也是二极管。同样，基极是阳极，但是这次集电极是阴极。这意味着当您在基极上施加比在阴极上更高的电压时，电流将从基极流过阴极。

现在，您有电流从基极流向阴极，再经过电阻器流向地面，从而识别出神秘的电流。

为了进一步说明，如果我们将PN结视为二极管（*），这是您的电路：

^{模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

您会看到电流现在如何流过基极-发射极二极管和基极-集电极二极管。

就为什么您的电流图表将集电极电流显示为负的原因而言，这几乎肯定可以归结为您在模拟中探测导线的方式。

模拟探头将成立，使得电流流进收集器被认为是“积极的”。另外，将设置第二个探头，因此从顶部到底部流经电阻的电流被认为是“正”的。

但是，在这种情况下，电流从集电极流出（从探头的角度来看为“负”）并流入电阻器（从第二个探头的角度来看为“正”）。结果，标志上有差异。

基本上就像是串联两个电流表，但其中一个向后接线一样。它们将显示相等但相反的读数。

奖金信息

现在，基极-集电极电流将远低于基极-发射极电流，部分原因是您有一个从集电极到地的串联电阻，这会降低一些电压并限制电流（就像将电阻与LED串联一样）。 ，部分是因为NPN结构更复杂。

发射极比集电极更重地掺杂，这意味着BE结实际上将比BC结具有更低的正向压降。结果，即使没有电阻器，BC电流也将大大小于BE电流。

实际上，您可以反向使用BJT晶体管（交换C和B），但是性能会大大降低。

^{（*）二极管视图并不完全代表NPN晶体管。如果您将两个二极管像这样粘在一起，您将不会得到NPN晶体管，因为其中包括二极管的金属引线。但是，它确实可以准确地描述您所看到的效果。}

这是对Tom全面解答的补充，可以通过“退一步”来解决。这是关于模型的答案。

晶体管是一个复杂的对象。在许多方面，可以通过用一个模型代替它来简化它，该模型可以捕获部分但不是全部行为。

例如，当使用DMM的“二极管测试”功能测量晶体管时，“两个二极管”模型可以解释测量结果。但这并不能告诉您收益从何而来。这个模型太简单了。

例如，当对晶体管进行“正常”偏置时，例如产生一个共用的发射极放大器，“电流控制电流源”模型会捕获更多的行为，让您计算偏置电流和放大系数。但这太简单抽象了，无法解释OP的问题。

人们使用模型时，通常是为了达到目的而捕获最简单的行为，仅此而已。因此，我们通常可以找到能说明任何模型缺点的极端案例。然后，我们需要找到一个更完整的模型，分析并分析完整的复杂对象，或者确定我们不需要额外的精度，而是找到一种方法来处理模型的近似值（所有这三种方法都是在不同的情况下完成的）。

我的老板总是在对要分配给任何给定工程项目的人员分配模型时感到很满意，他会用“午餐肉罐头”代替人员，这将捕捉到不可分割性，其中包括一些生物学因素。 ，（可能是我的事后消息，也许是他的潜台词）直到打开罐头并可能感到失望之前，您一直无法知道自己将会得到什么。让我们看看，我们在4年内有200万美元的预算，因此我们可以在上面放5罐午餐肉！尽管该模型在某种程度上过分简化了细节，但我不记得他在资源规划方面没有任何其他项目经理那么成功。

在Tom Carpenter的出色回答中仅添加了几点

上面的电路未通电。

V _in 是电源。

...当晶体管的集电极和发射极之间没有电位差时，电流如何形成并流过集电极和Rload？

V _out 是晶体管的集电极和发射极之间的电势差。您的图清楚地表明它不为零。

此外，您的图还显示了通过R _load的电流。如果电阻两端之间没有电位差，则永远不会有电流流过该电阻。那就是欧姆定律。