Tutorial de Transistores BJT, JFET & MOSFET
En este tutorial hacemos un alto en el camino y repasamos un poco de teoría para entender PN-Junctions, Diodes, BJTs, JFETs y MOSFETs.
Requisitos:
- Computadora (mac)
- Arduino UNO
- Válvula Solenoide de 12V
- TIP120 Transistor, Diode N4148, MOSFET IRLB8721
- 2 baterias de 9V
- Breadboard
- Arduino IDE (https://www.arduino.cc/en/Main/Software)
Primero entendamos que es un PN-Junction:
Una PN junction se forma al unir 2 semiconductores de distinta composición llamados n-type y p-type. El n-type tiene mas electrones lo cual atrae hoyos positivos de la p-type. La p-type tiene mas hoyos positivos lo cual atrae electrones de la n-type. Esto crea una banda donde no hay flujo eléctrico después de alcanzar este equilibrio debido a que los electrones negativos del n-type quedan bloqueados por la carga positiva de la banda (pn-junction) y vv al otro lado. Esto es algo muy deseable como veremos.
Aquí podemos ver en la izquierda como la banda o pnj creada se llama un Depletion Region a través de la cual no hay flujo eléctrico. Ahora si conectamos una fuente de poder de forma que le n-type esta conectada a la terminal + de la fuente, los electrones de la n-type son atraídos a la terminal + y vv del otro lado. Esto agranda la Depletion Zone y el flujo eléctrico se asegura o se restringe aun mas. Esto se llama Reverse bias y es así como funciona un Diode.
En un Diode, si el pnj esta reversed biased, no fluye corriente. Y de que sirve esto!? Pues en primera instancia, para restringir el flujo de corriente cuando no lo queremos. Esto es importante para proteger circuitos delicados y caros. Ahora veamos como hacer que SI fluya la corriente!
Si conectamos la bateria con la terminal + al p-type y vv, lo que hacemos es forward bias. Ahora a pesar que hay una pnj en el centro del pn sandwich a traves de la cual no hay flujo eléctrico, al conectar la bateria los electrones en el n-type son empujados por los electrones negativos de la bateria. Los hoyos positivos del p-type son empujados por la terminal positiva de la bateria. Ahora si hay flujo a traves de la pnj. Aquí tenemos otra representación del pnj que la hacemos Reverse Bias.
Ahora hagamos algo mas interesante. En un sandwich de NPN se crean 2 pnj. No hay flujo eléctrico a menos que apliquemos un pequeño potencial forward bias entre el Emitter y la Base. Al lograr esto y teniendo otro potencial mas grande conectado entre Emitter y Collector, y debido a que el Emitter es construido con mucho mas electrones que el Collector, los electrones del Emitter viajan a través de las pnj hacia el Collector y los electrones del Collector son atraídos por la terminal + de la fuente de poder. Voila! Ahora tenemos un switch digital y esto se llama un BJT!
Ahora pasemos a JFETs…
Ahora MOSFETs Depletion…
Finalmente MOSFETs Depletion/Enhancement…
Tratemos de operar una solenoide usando estos componentes. Pero primero establezcamos los valores de nuestra solenoide usando un multimeter.
- Midamos la resistencia de una VDC = 42Ohms = 285mA
- Midamos el amperaje = 195mA