Arduino (IoT): Simple Tutorial de Transistores BJT, JFET & MOSFET

Arduino Honduras Santiapps Marcio Valenzuela

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:

  1. Computadora (mac)
  2. Arduino UNO
  3. Válvula Solenoide de 12V
  4. TIP120 Transistor, Diode N4148, MOSFET IRLB8721
  5. 2 baterias de 9V
  6. Breadboard
  7. Arduino IDE (https://www.arduino.cc/en/Main/Software)

 

Primero entendamos que es un PN-Junction:

pnjunction

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.

Arduino IoT PN Junction
Arduino IoT PN Junction

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.

Arduino IoT PN Junction
Arduino IoT PN Junction

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!

Arduino IoT PN Junction
Arduino IoT PN Junction

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.

Arduino IoT PN Junction
Arduino IoT PN Junction

 

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!

Arduino IoT PN Junction
Arduino IoT PN Junction

Ahora pasemos a JFETs…

Arduino IoT BJTs JFETs MOSFETs
Arduino IoT BJTs JFETs MOSFETs

Ahora MOSFETs Depletion…

Arduino IoT BJTs JFETs MOSFETs
Arduino IoT BJTs JFETs MOSFETs

Finalmente MOSFETs Depletion/Enhancement…

Arduino IoT BJTs JFETs MOSFETs
Arduino IoT BJTs JFETs MOSFETs

Tratemos de operar una solenoide usando estos componentes.  Pero primero establezcamos los valores de nuestra solenoide usando un multimeter.

  1. Midamos la resistencia de una VDC = 42Ohms = 285mA
  2. Midamos el amperaje = 195mA
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