Transistores BJT y MOSFET como interruptores
Cómo una señal pequeña controla una carga mayor.
Desarrollo de la clase
Un transistor permite controlar corriente o tensión. Un BJT NPN como interruptor de lado bajo conecta emisor a GND, carga al colector y usa una resistencia de base. Se diseña para saturación sin exceder la corriente del controlador.
Un MOSFET de canal N se controla por tensión de compuerta, pero debe ser de nivel lógico si se usa con microcontroladores. Importan RDS(on), tensión máxima, corriente, disipación y carga de compuerta; la corriente anunciada rara vez puede alcanzarse sin condiciones térmicas específicas.
Las cargas inductivas necesitan protección. También se debe compartir la referencia de GND cuando los circuitos no están aislados y revisar el pinout, que cambia entre modelos.
Para comprenderlo en contexto
El transistor permite que una señal pequeña controle una carga mayor, pero no crea energía. Fuente, carga, transistor, resistencia de control y referencia común forman un sistema.
Un ejemplo aplicado
Un Arduino puede activar un relé mediante un transistor NPN: GPIO, resistencia de base, transistor de lado bajo, bobina a la fuente y diodo de protección. Las masas deben compartir referencia.
Modelo conceptual en profundidad
Un transistor usado como interruptor trabaja entre corte y conducción fuerte. En BJT se fuerza corriente de base suficiente y se limita con resistencia; en MOSFET se aplica tensión de compuerta respecto de fuente y se elige baja RDS(on) al nivel lógico disponible. Corriente máxima de portada no basta: importan tensión, disipación, área segura, encapsulado y temperatura.
Resolución guiada
Para una carga de 120 mA y ganancia forzada 10, se buscan unos 12 mA de base. Con GPIO de 5 V y VBE 0,8 V, R ≈ 350 Ω; se evalúa un valor comercial y el límite del pin. En un MOSFET se calcularía P ≈ I²RDS(on), usando el valor especificado para la tensión real de compuerta.
Desafío de transferencia
Explicá por qué un MOSFET que dice VGS(th)=2 V puede no servir como interruptor eficiente con lógica de 3,3 V.