Duda sobre transistores BJT y MOSFET

[asdrurafael]

Buenos días para todos los miembros de esta comunidad de electrónicos. Quiero saber por qué los transistores BJT disipan mas potencia que los MOSFET, es decir se recalientan mas. Hace algún tiempo leí en Internet que es debido a la polarización inversa en la unión de colector, pero en los modelos del BJT que he visto no aparece ninguna resistencia en la unión colector. En un libro leí que la corriente de drenaje de los MOSFET es muy baja y por eso disipan mucho menos potencia. Quizá sea que los MOSFET no tienen la unión con polarización inversa de los BJT, pero no se si eso es así. Si me pueden aclarar estas dudas se los agradezco mucho, porque no encuentro información en ninguna parte. Gracias de antemano y felíz día a todos.

 

[jllvmicrostar]

el transistor es un semiconductor controlado por corriente, la union colector emisor es basicamente un diodo que cuando conduce, produce una caida de tension entre el colector y el emisor de aprox 0.70 volts como cualquier diodo.

En mosfet es un semiconductor controlado por voltaje , la union drenador surtidor se comporta como una impedancia controlada por voltaje , en saturacion es practicamente nula tipicamnete tiene valores entre 10 miliohm y 100miliohm; cuando esta abierto tiene varios megaohms ( es un switch o interruptor ideal) .

un ejemplo: en ambos casos siguientes se requiere una corriente de 5 amps, calculando la potencia disipada en cada caso:
transistor: si aplicas las formulas de potencia W=Voltaje * Corriente para el transistor , con una corriente de 5amps. sera:

W= 0.7 ( volt de colector-emisor) x 5amps= 3.5 watts (bastante caliente cdasi quemante)

Mosfet: Ahora si aplicas las formula de potencia W=corriente al cuadrado * Resistencia para el mosfet , con una corriente de 5amps. igual y una resistencia Rdson( mosfet) tipica de 25 miliohm resulta:
W= 5*5* 0.025=0.625 watts ( casi frio)

 

[kuropatula]

Cuando el MOSFET está saturado el voltaje Vds (drain source) es mucho menor al voltaje Vce (colector emisor del BJT). Sabiendo esto, si circula una corriente dada por el transistor, cualquiera sea este, la potencia disipada es V*I. En el BJT el valor de V es aproximadamente 0,2V y es mucho mayor al voltaje Vgs de un MOSFET. Por lo tanto disipa menos potencia, calienta menos, etc..
Saludos

 

[asdrurafael]

Gracias amigos. Que alegría. Que bien sus respuestas. Ahora comprendo mucho mejor. Deseo lo mejor para Ustedes Jllvmicrostar y Kuropatula. Mucha felicidad y paz. Hasta luego.

 

[asdrurafael]

Hola amigos. La duda que tengo es que al estar un BJT en saturación (En emisor común), la tensión entre colector y emisor es de aproximadamente 0.2 Voltios, pero la tensión de base a emisor es de aproximadamente 0.7 Voltios. Por lo que la unión de colector a base debe estar polarizada en directo con aproximadamente 0.5 Voltios para poder contrarrestar la tensión de base a emisor y así producir los 0.2 Voltios resultantes entre colector y emisor, y no se si eso es así ó no es así y en caso de que fuera cierto de donde sale la tensión inversa en la unión colector. Lo que tengo entendido es que la unión colector debe estar polarizada en inverso. Además que una polarización en directo de colector a base produciría una corriente de sentido contrario a la de emisor. Gracias de antemano nuevamente. Que tengan un feliz día y que la pasen bien. .

 

[asdrurafael]

Hola amigos del Foro de Electrónica. Todavía estoy esperando me aclaren la duda del transistor BJT cuando está en saturación y tiene en emisor común una tensión de 0.2 voltios entre colector y emisor. No entiendo que a la vez tenga una tensión base-emisor de 0.7 ó 0.8 voltios y por tanto tener una tensión directa en la unión colector base de 0.5 ó 0.6 voltios. Si esto es así debería haber una corriente de base a colector inversa a la gran corriente colector-emisor. O quizás la corriente base colector en directo no es muy grande? O quizás sea porque para quedar completamente en directo necesita 0.65 voltios mínimo y apenas pueda a duras penas llegar a 0.6 voltios y por tanto la corriente es muy pequeña comparada con la de base-emisor? Pienso que esto último sea el razonamiento correcto. Pienso que así debe ser. Si pueden confirmarme esta última aseveración se los agradezco mucho. Y gracias por estar siempre ahí pendiente de las inquietudes propias y la de todos. Sumamente agradecido. Pásenla bien y que tengan un bonito día y noche.

 

[Gudino Roberto duberlin]

el transistor es un semiconductor controlado por corriente, la union colector emisor es basicamente un diodo que cuando conduce, produce una caida de tension entre el colector y el emisor de aprox 0.70 volts como cualquier diodo.

En mosfet es un semiconductor controlado por voltaje , la union drenador surtidor se comporta como una impedancia controlada por voltaje , en saturacion es practicamente nula tipicamnete tiene valores entre 10 miliohm y 100miliohm; cuando esta abierto tiene varios megaohms ( es un switch o interruptor ideal) .

un ejemplo: en ambos casos siguientes se requiere una corriente de 5 amps, calculando la potencia disipada en cada caso:
transistor: si aplicas las formulas de potencia W=Voltaje * Corriente para el transistor , con una corriente de 5amps. sera:

W= 0.7 ( volt de colector-emisor) x 5amps= 3.5 watts (bastante caliente cdasi quemante)

Mosfet: Ahora si aplicas las formula de potencia W=corriente al cuadrado * Resistencia para el mosfet , con una corriente de 5amps. igual y una resistencia Rdson( mosfet) tipica de 25 miliohm resulta:
W= 5*5* 0.025=0.625 watts ( casi frio)

Amigo, en el calculo que expones sobre potencia disipada W= Vce*I. La caida de tension en Vce en completa saturacion, es menor a 0.7V, tanto como 0.2V segun el tipo de semiconductor.

 

[asdrurafael]

Hola amigos. Es cierto lo que dice Gudino duberlin sobre los BJT. En saturación Vce es de 0.2 voltios. Debe haber una mejor explicación para el bajo consumo de los mosfet en relación a los BJT. Espero que puedan ayudarme a encontrar esa explicación. Gracias de todos modos a todos y feliz día y noche. Hasta luego.

 

[asdrurafael]

Hola amigos. Buscando en la web encontré en Wikipedia el motivo del bajo consumo de la tecnología mosfet. En realidad el bajo consumo es en la tecnología Cmosfet, es decir en mosfet complementaria. Les doy a continuación la copia de lo que encontré en Wikipedia:

El bajo consumo de potencia estática, gracias a la alta impedancia de entrada de los transistores de tipo MOSFET y a que, en estado de reposo, un circuito CMOS sólo experimentará corrientes parásitas. Esto es debido a que en ninguno de los dos estados lógicos existe un camino directo entre la fuente de alimentación y el terminal de tierra, o lo que es lo mismo, uno de los dos transistores que forman el inversor CMOS básico se encuentra en la región de corte en estado estacionario.

y el circuito que usa para esta explicación es un inversor con dos mosfet complementarios. Sin embargo se usa el mismo principio para las demas puertas lógicas: NAND, NOR, etc.

De manera que así se fabrican microprocesadores, calculadoras, memorias y más.
Es por ello que se utilizan fundamentalmente en gran escala de integración (LSI) y muy alta escala de integración (VLSI).

El enlace de la información es la siguiente. Ahí esta el circuito:

http://es.wikipedia.org/wiki/Complementary_metal_oxide_semiconductor

 

[asdrurafael]

Hola amigos. Existe otra ventaja de los MOSFET. Es que pueden comportarse como resistencia de carga de otro MOSFET. Uniendo externamente el drenador a la compuerta; el voltaje drenador-fuente (Vds) es igual al voltaje compuerta fuente (Vgs). Para calcular la resistencia de esta carga (MOSFET de carga), se puede utilizar las curvas de Id Versus Vds con Vgs como parámetro (del transistor pasivo) e ir trazando los puntos donde Vds = Vgs. Esto da una curva casi lineal y por ello calcular su pendiente, que de paso es positiva y que resulta ser la resistencia de este transistor utilizado como resistencia. En estos días encontré en un libro estas gráficas y obtuve una resistencia de 2KΩ, que luego se usa en la gráfica de Id versus Vds del transistor activo, para obtener el punto de trabajo deseado del transistor activo.

Esta operación no se puede hacer con un BJT, porque si unimos el colector a la base, externamente, lo que obtenemos es un diodo, que dicho sea de paso es una manera de hacer diodos en algunos circuitos integrados.

Gracias por permitirme compartir todas estas inquietudes con todos Ustedes mis amigos de esta comunidad. Deseándoles feliz día y noche, les digo hasta luego.

 

[asdrurafael]

Hola a todos los amigos de la comunidad. Existe otra ventaja de los MOSFET y es que no necesitan de condensador de acoplamiento u otros elementos de acople entre etapas en los circuitos lógicos digitales en base a MOSFET's, porque la compuerta (Gate) actúa como condensador de acoplamiento y esto simplifica notablemente la fabricación de Circuitos Integrados usando esta familia de dispositivos electrónicos. La fabricación de capacitores en IC es un tanto difícil en la realizacion de los IC's. Por otra parte, se pueden usar los MOSFET's con un amplio rango de voltajes en la fuente de alimentación de energía. Gracias de nuevo por permitirme compartir estas inquietudes mías sobre estos temas que me resultan agradables. Hasta luego y pásenla muy bien.

 

[asdrurafael]

Hola amigos. Sí efectivamente la tecnología cmos es la que utilizan los vehículos espaciales incluyendo satélites. Los cmos fueron implementados por vez primera a comienzos de los 60's y el primer viaje a la Luna ocurrió a finales de los 60's. Esto debido al bajo consumo, porque en el espacio las fuentes de energía son baterías recargables con paneles solares. Gracias por permitirme compartir estos comentarios con todos Ustedes mis amigos del Foro. Les deseo un feliz día y noche. Hasta luego.

 

[chclau]

Hola asdru,

No se puede generalizar asi. CMOS tiene grandes ventajas sobre TTL... pero, nada es unidireccional o absoluto. Por ejemplo las computadoras de las sondas Voyager, que se han enfrentado a las condiciones espaciales mas adversas que se puede encontrar (como la radiacion de Jupiter), estan construidas en base a una tecnologia que se llama SOS (Silicio sobre Zafiro), con algunos subsistemas que utilizan... TTL!

Yo me saco el sombrero frente a los cientificos, ingenieros y tecnicos que diseñaron y construyeron la electronica de sondas como Pioneer y Voyager, que vienen funcionando (o funcionaron) durante mas de 30 años.

 

[asdrurafael]

Hola amigos. Los mosfet de tipo empobrecimiento tienen una característica importante, y es que cuando Vgs es cero volts la corriente Ids tiene un valor relativamente intenso; y ademas Vgs puede aumentar positivamente ó disminuir a valores negativos, produciendo una amplificación sin las limitaciones de tensión de umbral Vbe = 0.7 volts (Por ejemplo) que tienen los BJT. Esto se comprueba al revisar las curvas de transferencia de un mosfet de tipo empobrecimiento ya que este tipo de mosfet puede funcionar tanto en modo empobrecimiento, como en modo enriquecimiento. Hasta pronto y que la pasen bien.