Entonces, ¿en qué dirección fluyen realmente los electrones?

La corriente convencional va de positivo a negativo, que es lo opuesto al flujo de electrones que va de negativo a positivo.

Ni los electrones ni los huecos son responsables de hacer el trabajo, es simplemente el flujo de carga el que hace el trabajo. La dirección del flujo de carga, los electrones o la corriente convencional no es relevante para la cantidad de trabajo que se está realizando.

En electrónica, cuando decimos "corriente", nos referimos a corriente convencional . Si por alguna razón quisiéramos referirnos al flujo de electrones, nos aseguramos de decirlo.

Las razones de esto son en su mayoría históricas.

Positivo es positivo.

Si un pin es "positivo" en relación con otro pin, entonces la diferencia de voltaje entre ese pin y el pin de referencia es positiva. En su ejemplo, VDD está conectado al terminal "positivo", lo que significa que el voltaje en ese pin es más alto con respecto a GND.

Los electrones "fluyen" de negativo a positivo, por lo que si un pin tiene un voltaje más alto, fluirán hacia él. Por lo tanto, la corriente de electrones es de GND a VDD. La corriente convencional es de VDD a GND.

El voltaje es energía potencial eléctrica por carga, es decir, EPE/q. Si mover un electrón del punto A al punto B requiere 1 electronvoltio de trabajo, entonces la diferencia de voltaje de A a B es 1eV/(-1e) = -1V (tenga en cuenta que la notación es un poco confusa, ya que la 'e' en 'eV' significa "electrón", mientras que la 'e' en el RHS significa "carga elemental"). Por el contrario, si un electrón viaja entre dos puntos con una diferencia de voltaje de +1V, realizará 1eV de trabajo.

Si definimos la corriente como el flujo de carga con signo, entonces una carga positiva que viaja del terminal positivo al terminal negativo es una corriente positiva del terminal positivo al negativo. Una carga negativa que fluye de negativo a positivo también es una corriente positiva; el signo negativo de ir en la dirección opuesta y el signo negativo de la carga opuesta se combinan para dar una corriente positiva.

"Positivo" y "negativo" son un poco engañosos, ya que no hay un "cero absoluto" de voltaje. El terminal "positivo" es simplemente el que tiene el voltaje más alto, y el "negativo" es el que tiene el voltaje más bajo.

Si un Coulomb de electrones viaja de un terminal a otro, y el segundo terminal tiene un voltaje que es 5V más alto que el primero, entonces tenemos -1C de atravesar -5V de voltaje, dando (-1C)(-5v), o 5J, de trabajo. Los electrones funcionan al ser una carga negativa que atraviesa una diferencia de voltaje negativa.

Como algo algo análogo, si sueltas un globo de helio (peso negativo), flotará hacia arriba y el trabajo realizado será el peso del globo multiplicado por el cambio de altura firmado. Tanto el peso como el desplazamiento serán negativos, dando una cantidad positiva de trabajo realizado por el globo.

Según tengo entendido, los electrones (que tienen carga negativa) fluyen hacia el positivo.

TL; DR: comúnmente cierto, pero en algunos casos, la aplicación de este principio conduce a resultados incorrectos.

Versión larga:

Deseo hacer un punto sutil, pero es uno que vale la pena captar.

Los electrones se aceleran hacia un campo más positivo, pero pueden moverse en la dirección opuesta. De hecho, muy a menudo se mueven en la dirección opuesta, y conocer este hecho es esencial para comprender el funcionamiento de los transistores de unión bipolar.

Todas las partículas tienen energía térmica y esto hace que se muevan al azar. Este movimiento aleatorio da como resultado partículas que se difunden desde áreas de mayor concentración a áreas de menor concentración. Esto se llama corriente de difusión. Las partículas cargadas también son aceleradas por campos eléctricos (o si están en movimiento, también por campos magnéticos). Aunque el movimiento predominante de los electrones suele ser aleatorio, un campo eléctrico provocará una deriva neta en el movimiento de los electrones de negativo a positivo. Esto se llama corriente de deriva. La situación es análoga al movimiento aleatorio de las moléculas de aire, que tienen velocidades aleatorias cercanas a la velocidad del sonido, y el viento, que es una red.movimiento medio de las moléculas de aire. Así como el viento se mueve mucho más lento que las moléculas en el aire, la velocidad de deriva de los electrones es mucho más lenta que su movimiento térmico aleatorio. Mucho, mucho, mucho más lento.

La corriente de difusión y la corriente de deriva suelen estar en direcciones opuestas.

Los electrones en ambos tipos de corriente tienen momento y continuarán viajando en la misma dirección incluso cuando dejen un campo eléctrico, hasta que choquen con alguna otra partícula (que puede ser "compuesta" como un átomo). La distancia promedio que recorren los electrones antes de chocar es su camino libre medio. Si el campo eléctrico se invierte dentro del camino libre medio, el electrón se desacelerará, pero en los circuitos eléctricos, no mucho.

Entonces, ¿por qué es importante? En un transistor de unión bipolar (NPN) que opera en su región de saturación, el emisor es más negativo que la base. Y, como predice el modelo que dice que los electrones se mueven de negativo a positivo, los electrones se mueven del emisor a la base. Sin embargo, en un transistor NPN saturado, el colector es más negativo que la base. Si el modelo que dice que los electrones fluyen de negativo a positivo fuera completamente exacto, los electrones no fluirían de la base al colector. ¡Y sin embargo lo hacen! Los electrones se aceleran en la dirección positiva de un campo eléctrico, pero pueden moverse en la dirección opuesta.