¿Cómo usar un MOSFET como interruptor?

Modificado por última vez hace 6 meses

Está claro, usar un MOSFET como interruptor abre muchísimas posibilidades. Solo el cielo y la imaginación son el límite.

Imagina tener un interruptor que no solo apaga y enciende velozmente, siguiendo las instrucciones de tu microcontrolador (u otro circuito), sino que también se adapta como un camaleón a tus necesidades. Sí, eso es lo que hace un MOSFET. Es como el todoterreno de la electrónica.

Utilizar un transistor de tipo MOSFET (Transistor de Efecto de Campo Metal-Oxido-Semiconductor) como interruptor nos permite que nuestro controlador maneje cargas de potencia media y alta de una manera muy sencilla y eficiente.

En este artículo te explico cómo puedes usar un transistor de tipo MOSFET (Transistor de Efecto de Campo Metal-Oxido-Semiconductor) como interruptor.

Como en otras ocasiones, veremos un poquito de teoría (prometo que corta y entendible) y pasaremos a algunas aplicaciones prácticas.

Este post no pretende ser un artículo de nivel académico, ya que el área de los MOSFET es muy compleja y extensa, pero si pretende que le pierdas el miedo y que comprendas el cómo, el cuándo y el por qué.

Como siempre, voy a intentar que no sea una simple ‘receta’ de lo que tienes que hacer para montar un circuito. Voy a intentar que sea un artículo te aporte valor y que puedas aprender de él fácilmente y sin mucha complicación.

Este artículo no es para ti, si todo lo que quieres son unas instrucciones breves para construir un circuito que te permita controlar una carga, sin saber lo que haces ni cómo funciona. Para eso ya hay mucho publicado en internet una y otra vez.

El transistor MOSFET

Un MOSFET es un tipo de transistor especial que significa «Transistor de Efecto de Campo Metal-Oxido-Semiconductor», y tiene algunas ventajas sobre los transistores de toda la vida (que son los transistores BJT).

La inmensa mayoría de los transistores que se utilizan hoy en día son de tipo MOSFET, debido a sus grandes ventajas.

Las 10 Ventajas Principales de los MOSFET en la Electrónica

Los transistores MOSFET son auténticos héroes en el mundo de la electrónica. Su versatilidad y eficiencia los convierten en componentes esenciales para numerosos dispositivos y circuitos. A continuación, exploramos las 10 ventajas clave que hacen de los MOSFET unos verdaderos campeones en el reino de los componentes electrónicos.

1. Velocidad de Conmutación Impresionante:

Los MOSFETs son rápidos como el viento. Su capacidad para cambiar de estado (de encendido a apagado y viceversa) en tiempos extremadamente cortos los hace ideales para aplicaciones que requieren respuestas rápidas.

2. Eficiencia Energética:

¿Quieres ahorrar energía? Los MOSFETs son tus aliados. En comparación con otros transistores, los MOSFETs tienen una baja resistencia en estado de conducción (Rds(on)), lo que significa que pierden menos energía en forma de calor.

3. Control de Corriente Preciso:

Con su comportamiento controlado por voltaje en la puerta, los MOSFETs permiten un ajuste preciso de la corriente que fluye a través de ellos. Esto facilita la adaptación a las necesidades específicas de un circuito.

4. Compatibilidad con Señales Analógicas y Digitales:

Los MOSFETs son versátiles. Pueden funcionar tanto con señales analógicas como digitales, lo que los convierte en una elección flexible para una amplia gama de aplicaciones.

5. Bajo Consumo en Estado de Reposo:

Cuando están apagados, los MOSFETs consumen muy poca corriente, lo que los hace ideales para dispositivos que requieren un bajo consumo de energía durante períodos de inactividad.

6. Tamaño Compacto y Ligereza:

En el mundo de la miniaturización, los MOSFETs destacan. Su tamaño compacto y peso ligero los hacen perfectos para aplicaciones donde el espacio es limitado y la eficiencia es clave.

7. Fiabilidad en Altas Frecuencias:

Los MOSFETs son capaces de conmutar a frecuencias muy altas sin perder eficiencia. Esto los convierte en la opción preferida para circuitos que operan en el rango de radiofrecuencia.

8. Baja Sensibilidad a la Temperatura:

A diferencia de algunos dispositivos electrónicos, los MOSFETs son menos sensibles a las variaciones de temperatura, lo que contribuye a una mayor estabilidad en diversas condiciones ambientales.

9. Durabilidad y Vida Útil Prolongada:

Gracias a su diseño robusto y a la ausencia de partes móviles, los MOSFETs tienden a tener una vida útil prolongada, lo que los hace ideales para aplicaciones que requieren fiabilidad a largo plazo.

10. Facilidad de Integración en Circuitos:

Los MOSFETs se llevan bien con otros componentes electrónicos. Su diseño permite una fácil integración en circuitos más complejos, simplificando el proceso de diseño y fabricación.

Tipos de MOSFETs existentes

Existen miles de MOSFETs diferentes con diferentes características y parámetros de funcionamiento.

Todo esto sin contar con los transistores MOSFET que existen dentro de los circuitos integrados. Por ejemplo, un procesador Core i7 980x, con 6 núcleos y 12 MiB de memoria caché, tiene la friolera de 1.170 millones de transistores (de los que supongo que todos, o el 99,999% son de tipo MOSFET).

Como imaginarás, no es lo mismo seleccionar un MOSFET para utilizarlo como interruptor de una carga pequeña o mediana (que es de lo que estamos hablando aquí), usarlo en un teléfono para crear sus necesidades de emisión de radiofrecuencia de varios GHz o usarlo para construir una fuente de alimentación

Si, existen miles de MOSFETs distintos y lo bueno es que todos ellos son necesarios y utilizables en un caso u otro.

No podemos empezar a hablar de MOSFETs sin nombrar los principales tipos que existen y dividirlos de alguna forma

Transistores MOSFET de canal N y de canal P

Es la principal división entre MOSFETs. Todos los MOSFETS, sin importar otras consideraciones, pertenecen a uno de estos dos tipos.

Difieren principalmente en la polaridad de su canal de conducción. Aquí te explico sus diferencias básicas:

  1. Canal de conducción:
    • MOSFET de canal N: En este tipo de MOSFET, el canal de conducción se forma por portadores de carga negativa (electrones) en el material semiconductor. Para activar el MOSFET de canal N, se aplica una tensión positiva entre la compuerta y la fuente para crear un campo eléctrico que permita el paso de electrones entre el drenaje y la fuente.
    • MOSFET de canal P: En este tipo de MOSFET, el canal de conducción se forma por portadores de carga positiva (huecos) en el material semiconductor. Para activar el MOSFET de canal P, se aplica una tensión negativa entre la compuerta y la fuente para crear un campo eléctrico que permita el paso de huecos entre el drenaje y la fuente.
  2. Polaridad de voltajes de control:
    • MOSFET de canal N: Se activa con una tensión positiva aplicada entre la compuerta y la fuente.
    • MOSFET de canal P: Se activa con una tensión negativa aplicada entre la compuerta y la fuente.
  3. Conductividad y operación:
    • En términos de conductividad, los MOSFET de canal N generalmente tienen una menor resistencia en su estado de encendido (ON) en comparación con los de canal P.
    • Los MOSFET de canal N tienden a ser más comunes en aplicaciones de conmutación de potencia, ya que generalmente ofrecen una mejor eficiencia y menor resistencia en el estado activado.
  4. Aplicaciones:
    • Ambos tipos de MOSFET tienen aplicaciones específicas según las necesidades del circuito. Los de canal N son más comunes debido a su mejor rendimiento en muchas aplicaciones, pero los de canal P también se utilizan en diseños de circuitos específicos.

En resumen, la principal diferencia entre un MOSFET de canal N y un MOSFET de canal P radica en los portadores de carga (electrones para canal N, huecos para canal P) que conducen la corriente entre el drenaje y la fuente cuando el dispositivo está activado, así como en las polaridades de voltaje requeridas para activarlos.

Dentro de los MOSFETs, tanto de canal N como de Canal P, existe un tipo de MOSFET especial y que nos interesa especialmente: El MOSFET de nivel lógico (o Logic Level Mosfet).

Más que un ‘tipo’ de MOSFET distinto, el MOSFET de nivel lógico es un MOSFET ‘normal’ con un conjunto de características o parámetros de funcionamiento que lo hacen idóneo para su uso con microcontroladores, y que probablemente será el que quieras usar como interruptor.

Te hablaré en profundidad del MOSFET de nivel lógico cuando veamos el resto de tipos de MOSFETs y lo haré en un punto independiente para él solo, por lo importante que es para nosotros.

MOSFETs de Potencia

  • Características:
    • Diseñados para manejar altos niveles de voltaje y corriente.
    • Utilizados en aplicaciones de potencia, como fuentes de alimentación, inversores y sistemas de control de motor.
  • Variantes:
    • Enhancement-Mode (De Mejora): Requieren un voltaje en la puerta para permitir la conducción.
    • Depletion-Mode (De Agotamiento): Conducen de forma predeterminada y se apagan con un voltaje en la puerta.

MOSFETs de Canal Dual

  • Contienen tanto un canal N como un canal P en el mismo encapsulado.
  • Se utilizan en aplicaciones donde es necesario controlar tanto corrientes positivas como negativas.

MOSFETs de Canal Cuádruple

  • Incluyen dos canales N y dos canales P en el mismo encapsulado.
  • Ofrecen mayor versatilidad en aplicaciones complejas.

MOSFETs de Efecto de Campo de Metal sobre Aislante (MOSFET de SiC)

  • Utilizan carburo de silicio (SiC) como material semiconductor.
  • Ideales para aplicaciones de alta potencia y alta temperatura.

MOSFETs de Efecto de Campo de Óxido sobre Semiconductores (MOSFET de SOI)

  • Utilizan una capa aislante de óxido entre el sustrato y el canal.
  • Reducen la interferencia entre transistores y mejoran el rendimiento.

Estas categorías ofrecen una visión general de los tipos de MOSFETs disponibles, pero dentro de cada categoría, hay numerosas variantes y modelos específicos diseñados para cumplir con requisitos particulares en diferentes aplicaciones.

La elección del tipo de MOSFET depende de factores como la aplicación específica, los requisitos de potencia y las condiciones ambientales.

Símbolo y pines (patas) de los transistores MOSFET

El símbolo del transistor MOSFET más utilizado es el siguiente (dependiendo de si es de Canal-N o de Canal-P):

Mosfet de Canal-P
Mosfet de Canal-N

Pines:

D = Drain (o Drenador)

G = Gate (o Puerta)

S = Source (o Fuente)

Como ves, el transistor MOSFET tiene, por regla general, tres patas, o pines:

  1. Puerta (G – Gate): La puerta, o compuerta, es el pin de entrada del MOSFET. Aplicando una tensión entre la compuerta y la fuente, se crea un campo eléctrico que controla la conducción del MOSFET. En el caso de un MOSFET de canal N, una tensión positiva aplicada a la puerta en relación con la fuente permite que los electrones fluyan desde la fuente hasta el drenador, permitiendo así la conducción de corriente entre el drenador y la fuente.
  2. Drenador (D – Drain): El drenador, o drenaje, es el pin de salida del MOSFET. La corriente fluye desde la fuente hacia el drenador cuando el MOSFET está activado (cuando hay una diferencia de potencial adecuada entre la compuerta y la fuente). El drenador es donde se toma la corriente de salida del dispositivo.
  3. Fuente (S – Source): La fuente es el pin de referencia para la corriente en un MOSFET. La corriente fluye desde la fuente hacia el drenador cuando el MOSFET está activado. En un MOSFET de canal N, la fuente es el terminal donde los electrones ingresan al dispositivo desde el sustrato de semiconductor.

En resumen:

La puerta controla el flujo de corriente entre el drenador y la fuente. Aplicar una tensión a la puerta crea un campo eléctrico que determina si el MOSFET está en modo activado (conducción) o desactivado (corte).

La fuente es la referencia de voltaje y corriente para el dispositivo, y el drenador es donde se toma la corriente de salida.

La relación entre la tensión aplicada a la puerta y la corriente que fluye entre el drenador y la fuente es lo que hace que el MOSFET sea un dispositivo controlado por voltaje.

El componente escondido en el MOSFET: El condensador

Nos falta por comentar un aspecto muy importante de los transistores MOSFET a efectos prácticos:

Dentro del transistor MOSFET hay un condensador escondido entre la puerta y la fuente.

El propio datasheet ya nos da una pista de ello en el símbolo que utiliza para el componente.

Si te fijas podrás ver que el símbolo del MOSFET esconde el símbolo de tres condensadores.

Y es que, efectivamente, no hay uno, sino tres condensadores escondidos, aunque a nosotros el que nos preocupa en este caso es el que está entre Gate y Source.

Esto es muy importante por una cosa y el siguiente párrafo contiene el meollo del asunto:

Cuando aplicamos voltaje a la puerta del MOSFET para activar el MOSFET y hacer que conduzca, se carga el condensador que hay dentro. Ese condensador no se descarga por sí mismo (se descarga, pero en un tiempo relativamente largo), lo que quiere decir que hasta que no descarguemos nosotros el condensador, el MOSFET seguirá conduciendo.

La resistencia interna del MOSFET entre la puerta y la fuente es tan alta (del orden de varios MΩ) que no hay suficiente continuidad para descargar el condensador interno que hay conectado entre ellas.

¿La forma de hacer que se descargue el condensador entre la puerta y la fuente?

Esquema Driver PWM con transistor MOSFET SI2306

Fácil: poner nosotros una resistencia de descarga de forma externa. Es la resistencia de 10KΩ que puedes ver en el esquema y que tiene una razón principal para estar ahí: descargar el condensador interno.

Pero, ¡cuidado!

  • Si ponemos la resistencia demasiado baja, cargaremos mucho la salida del controlador, aumentando la intensidad y el consumo.
  • Si ponemos la resistencia demasiado alta, el condensador no se descargará con suficiente rapidez y el MOSFET tardará mucho en apagarse entre impulsos (o incluso no llegará a apagarse del todo).

Aspecto físico de un MOSFET

El aspecto de un MOSFET es muy parecido al de cualquier transistor BJT normal y dependiendo de su potencia, los encapsulados pueden ser más o menos grandes (como en cualquier transistor BJT normal).

A simple vista no se diferencia de un transistor BJT y hay que examinar muy bien el circuito para saber si un transistor es BJT o MOSFET a simple vista.

Por supuesto, existen MOSFETs en formato normal (through-hole o THT), los hay en formato SMD e incluso existen grandes MOSFET de alta potencia diseñados para ir atornillados (debido a su gran masa o necesidades de refrigeración) y cableados al aire.

Hay una cosa importante a tener en cuenta: Los MOSFET específicos para niveles lógicos (logic level MOSFETs) son componentes relativamente modernos, y en este mundo de constante miniaturización es muy difícil encontrar este tipo de MOSFETS en encapsulado through-hole.

La mayoría de MOSFETS de nivel lógico están encapsulados en formato para montaje superficial, SMD.

El MOSFET de Nivel Lógico ¿Qué es, realmente?

Cuando hablamos de MOSFETS en general, estamos hablando de componentes controlados por voltaje que son capaces de conducir más o menos en función de cuánto voltaje le apliquemos entre la compuerta y la fuente (el voltaje entre los pines Gate y Source, Vgs).

La relación entre cuánto voltaje aplicamos (Vgs) y cuánto será capaz de conducir el MOSFET, no es lineal y suele estar representado en las hojas de datos de los MOSFET en una tabla en la que aparece una curva que nos indica como es esa relación dentro de su rango de funcionamiento.

Claro, esto es un concepto totalmente analógico, en el que hay una infinidad de valores posibles.

En un mundo digital, que es el que nos interesa, algo así no nos resulta interesante ni conveniente. Lo que queremos es 0’s y 1’s. Que haya o no haya. Que el voltaje sea de 0V o que sea de, por ejemplo, 5V.

Además, en muchísimos MOSFETS, ese voltaje que hay que aplicar es de 10V, 20V o más, solo para que empiece a conducir. Para que conduzca por completo, los voltajes pueden ser mucho mayores.

Por supuesto esto tampoco nos conviene en absoluto a la hora de trabajar con microcontroladores, que funcionan con voltajes mucho más bajos.

Un MOSFET de Nivel Lógico es uno que funciona con un voltaje Vgs adecuado para el microcontrolador con el que lo vamos a usar y en el que la curva con la relación entre el voltaje aplicado y cuánto conduce sea lo más abrupta posible

Es lo más cercano posible a TODO-NADA, 0-1, SI-NO, lo más binario que sea posible.

Los circuitos lógicos, como todo, han evolucionado a lo largo del tiempo.

En los años 80, los niveles lógicos se relacionaban con 0V (para nivel bajo) y 5V (para nivel alto).

Poco después, el voltaje de los circuitos de nivel lógico alto bajaba, casi como un estándar, hasta los 3.3V

Hoy en día, el voltaje que representa el nivel lógico alto sigue bajando y ya es bastante habitual ver 1.65V como nivel lógico alto (e incluso menos).

Esto significa que la realidad que define qué es un MOSFET de nivel lógico va cambiando. Si al principio eran 5V y hasta hace poco 3.3V, ahora ya son 1.65V y seguirán bajando.

Déjame que te haga un pequeño apunte: Aunque algunos fabricantes especifican en en datasheet sí un determinado MOSFET es de tipo logic level, muchos no lo hacen. De hecho, hay muchos logic level que necesitan un voltaje (Vgs) de 4V o más, por lo que desde el punto de vista de una Raspberry Pi o un ESP8266 no serían un logic level mosfet.

La selección del MOSFET como interruptor

Es importante seleccionar un MOSFET que pueda manejar la corriente que necesita la carga que deba controlar y disipar la potencia generada.

Además, el controlador del MOSFET (el circuito que lo controla) debe ser capaz de proporcionar la señal necesaria para controlarlo.

Si el MOSFET está controlado por un microprocesador (voltajes de 3.3V o 5V), es fundamental utilizar un MOSFET de nivel lógico o ‘Logic Level’ MOSFET.

Los MOSFET de nivel lógico o ‘Logic Level‘ están diseñados para que su funcionamiento sea una conducción todo/nada entre el drenador y la fuente con una señal de voltaje muy bajo (3.3V, 5V o a veces menos) en la puerta.

¿Cómo selecciono el transistor MOSFET adecuado?

La selección del transistor MOSFET para tu aplicación, en este caso, utilizarlo como un interruptor, implica considerar varios factores.

Si estás empezando con la electrónica, es posible que, a primera vista, puede parecer complicado. Si te tragas el siguiente ladrillo haciendo un esfuerzo por comprenderlo, verás que en realidad es bastante fácil.

Realmente el MOSFET tiene muchas características importantes, pero realmente nos vamos a limitar a seleccionar las dos o tres más importantes.

De todas formas, si no lo pillas a la primera, sigue adelante porque el resto del artículo, lleno de ejemplos y casos prácticos te ayudarán a comprenderlo. Cuando termines vuelve aquí y encontrarás que lo ves con otros ojos y que todo te parece mucho más fácil y comprensible.

Aquí hay algunos pasos y consideraciones para ayudarte a elegir el transistor MOSFET adecuado para tu carga:

  1. Corriente de la carga (I_Carga): Mide la corriente que atravesará la carga durante su funcionamiento normal.
  2. Tensión de alimentación de la carga (V_Carga): Verifica la tensión de operación de la carga que vayas a utilizar.
  3. Potencia disipada en el MOSFET (Pmosfet): Calcula la potencia disipada en el MOSFET durante su operación. La potencia disipada se puede calcular usando la fórmula: Pmosfet = Icarga2 x RDS(on)​ donde RDS(on)​ es la resistencia de conducción cuando el MOSFET está encendido.
  4. Corriente de la compuerta (I_G): Asegúrate de que el dispositivo de control (por ejemplo, un microcontrolador) pueda proporcionar la corriente de la compuerta requerida por el MOSFET para cambiar entre los estados encendido y apagado. Consulta las especificaciones del MOSFET para la corriente de la compuerta (IG​).
  5. Umbral de voltaje (Vth): El voltaje de la compuerta a fuente necesario para que el MOSFET comience a conducir corriente de manera significativa. En otras palabras, Vth​ es el voltaje mínimo que debe aplicarse entre la compuerta y la fuente para activar el MOSFET y permitir el flujo de corriente entre el drenaje y la fuente.
  6. Tensión de la compuerta (VGS): Asegúrate de que la tensión de control (VGS) sea compatible con la lógica de control del dispositivo (por ejemplo, niveles de voltaje de un microcontrolador). Cuando VGS​ alcanza o supera Vth​, el MOSFET entra en la región de conducción.
  7. Tensión de la compuerta máxima (VGS-max): la máxima diferencia de potencial segura que se puede aplicar entre la compuerta y la fuente del MOSFET sin dañar el dispositivo. Exceder VGS-max puede causar daño permanente al MOSFET.
  8. Frecuencia de conmutación: Considera la frecuencia de conmutación si necesitas controlar la carga rápidamente. Algunos MOSFET pueden no ser adecuados para frecuencias muy altas.
  9. Tipo de MOSFET (N o P): Asegúrate de seleccionar un MOSFET del tipo correcto según la configuración de tu circuito. Por ejemplo, si estás utilizando un controlador PWM para regular la velocidad de un ventilador, un MOSFET de canal N suele ser común.
  10. Encapsulado y Disipación Térmica: Considera el encapsulado del MOSFET y su capacidad de disipación térmica. La disipación de calor es importante, especialmente si estás manejando corrientes significativas.
  11. Resistencia de conducción (RDS(on)​): La resistencia de conducción del MOSFET (RDS(on)​) es crítica. Una resistencia menor implica una menor pérdida de potencia y un menor calentamiento del MOSFET durante la conmutación. Busca un MOSFET con una resistencia de conducción baja.

Quiero insistir en dos parámetros que son especialmente importantes y que determinarán el MOSFET que escojamos:

RDS(on) y Tensión de la compuerta (VGS).

La importancia del valor RDS(on) del MOSFET (¡crucial!)

👉 Atención: Este punto es pregunta de examen. 🤣

El valor RDS(on) representa la resistencia interna del MOSFET cuando está conduciendo.

Esto significa que si elegimos un MOSFET con una RDS(on) de 5Ω sería como si tuviéramos una resistencia de 5Ω en serie con la carga cuando está encendido, y esto no es lo que queremos.

Esa resistencia provocaría una caída de voltaje (nuestra carga recibiría menos energía) y un calentamiento, que se traduciría en pérdida de energía en forma de calor.

Visto esto, lo que queremos es un MOSFET con la mínima RDS(on) que sea posible.

El valor ideal de RDS(on) sería cero, pero, por desgracia, un MOSFET perfecto con un RDS(on) de cero no existe.

Dependiendo lo la aplicación, lo habitual es que escojamos nuestro MOSFET buscando que tenga la RDS(on) más baja posible.

La potencia disipada por nuestro MOSFET

La potencia disipada en un MOSFET (Pd) se puede calcular utilizando la fórmula básica de potencia P = I^2 \cdot R_{DS(on)}.

Donde:

  • P es la potencia disipada,
  • I es la corriente que fluye a través del MOSFET
  • R_{DS(on)} la resistencia del MOSFET cuando está en el estado de conducción

Es importante destacar que la resistencia R_{DS(on)}​ representa la resistencia cuando el MOSFET está en el estado de conducción (ON). Cuando el MOSFET está encendido, existe una caída de voltaje a través de esta resistencia interna, y la potencia disipada es proporcional al cuadrado de la corriente que fluye a través de la resistencia.

Es recomendable verificar las especificaciones del fabricante del MOSFET para obtener el valor exacto de R_{DS(on)}​ ya que puede variar según el modelo y la temperatura. Además, ten en cuenta que la potencia disipada también dependerá de la duración del tiempo que el MOSFET esté en el estado ON y de otros factores del circuito.

En aplicaciones de potencia, es común utilizar disipadores de calor para garantizar que la temperatura del MOSFET se mantenga dentro de los límites seguros.

La especial importancia de VGS y Vth

El valor de Tensión de la compuerta (VGS) del transistor MOSFET que escojamos es el segundo valor que tenemos que tener muy presente.

Como hemos dicho, este valor es el voltaje que tenemos que aplicar entre la compuerta y la fuente. Este parámetro es crucial porque determina el estado de encendido o apagado del MOSFET y, por lo tanto, controla el flujo de corriente entre el drenaje y la fuente.

En un MOSFET de canal N, cuando se aplica una tensión positiva suficiente (VGS​ > Vth​, donde Vth​ es el umbral de voltaje de la compuerta), se crea un campo eléctrico que permite que los electrones fluyan desde la fuente hasta el drenaje, activando el MOSFET. Cuando VGS​​ es inferior al umbral, el MOSFET está en estado apagado y la corriente no fluye significativamente.

En un MOSFET de canal P, la polaridad de la tensión se invierte. Para activar el MOSFET, se aplica una tensión negativa (VGS​ < – Vth).

La VGS​ es un parámetro importante a considerar al seleccionar un MOSFET, ya que determina la compatibilidad del MOSFET con la lógica de control utilizada en el circuito. Es esencial que la VGS​ necesaria para activar el MOSFET sea alcanzada de manera confiable por la señal de control utilizada en el circuito, como la salida de un microcontrolador.

Dicho de otra forma, si vamos a controlar el MOSFET con un microcontrolador que proporciona 3.3V, VGS​ tiene que ser igual o inferior a 3.3V para asegurarnos de que el MOSFET conduzca a pleno rendimiento.

Al revisar las especificaciones del MOSFET en su hoja de datos, encontrarás valores como Vth (umbral de voltaje) y VGS​​ máxima. Es esencial que la señal de control suministrada en el circuito pueda alcanzar o superar el umbral para garantizar un funcionamiento confiable del MOSFET.

¿Hace falta un diodo en paralelo con la carga?

Cuando utilizamos una carga inductiva (como un motor, y un ventilador tiene un motor) es recomendable incluir un diodo en paralelo con el motor para proteger el transistor contra tensiones inversas generadas en el bobinado cuando el motor se apaga.

Esto a veces es difícil de entender para el profano en electrónica, pero piensa en lo siguiente y verás que tiene todo el sentido:

Cuando el motor lo movemos con la mano, sin recibir tensión del circuito, genera voltaje (es como un generador). Lo mismo pasa si el motor se sigue moviendo tras retirar el voltaje, por su propia inercia (sería como lo moviéramos con la mano o con una fuerza externa al motor), generará tensión.

Además, el propio bobinado del motor almacena energía (en forma de campo magnético) que es ‘expulsada’ al retirar la alimentación.

Cualquier bobina almacena energía en forma de campo magnético (debido al efecto de autoinducción), que es ‘expulsada’ al retirar la corriente (funciona como si fuera el amortiguador de un coche).

En la inmensa mayoría de casos un motor pequeño, como el de un ventilador de 5V, no generará la energía suficiente para estropear un MOSFET, pero es una buena práctica ponerlo.

De todas formas, ten en cuenta que algunos MOSFETs son más sensibles que otros a esta tensión inversa y pueden estropearse.

Una carga puramente resistiva, como puede ser un LED o una bombilla, no presenta el efecto de autoinducción y no necesita el diodo.

¿Y ahora qué?

Pienso que hemos visto lo más importante del uso de un transistor MOSFET como interruptor.

Ahora quedaría ver algún caso práctico, ¿no te parece?

Te propongo ver el siguiente artículo sobre el uso de un transistor MOSFET para controlar una carga mediante una señal PWM.

Esto no es más que un MOSFET que actúa como interruptor abriéndose y cerrándose de una forma determinada, al ritmo que le marca un microprocesador, para generar una señal que controle, por ejemplo, en este caso, un ventilador.


El artículo va acompañado de un video que aún no está terminado, por lo que te sugiero que te suscribas a mi canal de YouTube, pulsando el botón a continuación, para recibir una notificación cuando lo publique y no te lo pierdas.

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