Transistor BJT o MOSFET: cómo elegir para conmutar una carga

Un pin de microcontrolador da 20 o 40 mA como mucho. Todo lo que consuma más —un relé, un motor, una tira de LED, una electroválvula— necesita un transistor en medio. La pregunta es cuál.

La diferencia de fondo

El bipolar (BJT) se controla con corriente: inyectas corriente en la base y el transistor conduce una corriente mucho mayor entre colector y emisor. El MOSFET se controla con tensión: aplicas tensión a la puerta y el canal se abre. La puerta casi no consume en régimen permanente.

Traducido a la práctica: el BJT es más sencillo y perdona más, el MOSFET conmuta mejor corrientes grandes con menos pérdidas.

Calcular un BJT

Si quieres que conduzca 100 mA con una ganancia (h_FE) de 100, necesitas 1 mA de base. Pero en conmutación no se trabaja con la ganancia nominal: se satura el transistor metiendo entre 5 y 10 veces más corriente de la teórica. Con un factor 10:

IB = 10 × IC / hFE = 10 × 0,1 / 100 = 10 mA

RB = (Vpin − 0,7) / IB = (3,3 − 0,7) / 0,010 = 260 Ω → 270 Ω

Ojo: 10 mA ya es la mitad de lo que da un pin. Si la carga es mayor, el BJT solo empieza a costar caro en corriente de control, y ahí gana el MOSFET.

Calcular un MOSFET

La clave es la V_GS(th) y, sobre todo, a qué V_GS está especificada la R_DS(on). Un MOSFET clásico como el IRF540 especifica su resistencia de canal a 10 V de puerta: con los 3,3 V de un ESP32 apenas conduce, se queda a medio abrir y se calienta hasta fallar. El error es tan frecuente que tiene nombre propio.

La solución es usar un MOSFET de nivel lógico («logic level»), especificado a 4,5 V o menos, o poner un BJT pequeño como driver de la puerta.

Dos resistencias que conviene no olvidar:

• En serie con la puerta, de 100 a 470 Ω: limita el pico de corriente al cargar la capacidad de puerta y suaviza la conmutación.
• De puerta a fuente, de 10 a 100 kΩ: mantiene el MOSFET cerrado mientras el microcontrolador arranca y sus pines están en alta impedancia. Sin ella, el motor puede dar un tirón en cada reset.

Cargas inductivas: el diodo no es opcional

Relés, motores y electroválvulas devuelven un pico de tensión al cortar la corriente. Un diodo en antiparalelo con la bobina (cátodo al positivo) lo absorbe. Sin él, el transistor recibe cientos de voltios y dura lo que dura.

Cómo decidir en tres líneas

Comprobación final

Con el circuito montado y la carga funcionando, toca el transistor con el dorso del dedo después de un minuto. Si quema, algo va mal: o no satura, o la puerta no llega a tensión, o te has quedado corto de disipación. Un transistor bien elegido en conmutación está tibio, no caliente.

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