Componentes Electrónicos · Tema 24

BJT vs. MOSFET

La decisión con números: mando, caída, velocidad y costo total deciden la llave de cada carga.

01 · Punto de partida

Dos campeones, un ring por carga

Para un LED da igual; para 2 A el MOSFET gana por goleada; con 3,3 V sin logic-level gana el BJT por walkover. No hay mejor absoluto: hay mejor para cada caso, y se decide con cuatro números (mando disponible, corriente, caída admitida y costo).

Este tema cierra el bloque de llaves (19–24) con la tabla que usarás en cada proyecto desde ahora.

  • ¿Qué compara cada criterio?
  • ¿Cuándo gana cada uno?
  • ¿Cuánto cuesta realmente cada opción?
  • ¿Cómo lo verifico en mesa?

02 · Comparativa

Cara a cara, sin fanatismo

Criterios que deciden.
CriterioBJT (2N2222)MOSFET (IRLZ44N)Gana
Mando3–15 mA de base~0 mA (tensión)MOS con micros
Caída a 2 A≈ 0,3–0,5 V≈ 44 mVMOS (×7 menos P)
VelocidadMedia (µs)Alta con driverMOS en PWM
Robustez/ESDMuy robustoGate sensibleBJT en trato rudo
Costo + entornoBarato + 1 RAlgo más + R + pullBJT en chico

Lectura: BJT hasta ~500 mA con mando disponible; MOSFET desde ahí o con micros de poca corriente. La frontera se mueve con precios, no con religión.

03 · Casos

Cinco veredictos con números

Del LED al motor.
Carga (mando 5 V)BJTMOSFETVeredicto
LED 15 mA3 mW, Rb 5,6k5 mW, gate+pullBJT: simple y barato
Relé 71 mA14 mW, Rb 1,2k0,1 mW + redBJT: sobra y es simple
Tira 500 mA150 mW, Ib 25 mA6 mW, Ib ~0MOSFET: frío y libre el pin
Motor 2 A0,6 W + disipador88 mW fríoMOSFET por goleada
Motor 2 A (mando 3,3 V)0,6 W igualSolo L verificadoMOSFET L o BJT con driver

04 · Costo total

La pieza es lo de menos

BJT barato suma R
Pieza + Rb calculada: dos líneas de BOM. Sin pull-down ni cuidados extra. Total mínimo en cargas chicas.
MOSFET suma red
Pieza + R gate + pull-down (+ diodo si inductiva): cuatro líneas. Se amortiza desde ~500 mA o con micros justos.
Disipador decide formato
BJT a 2 A pide disipador sí o sí; MOS a 2 A va pelado. El disipador cuesta más que la diferencia de piezas.
Stock manda a veces
Con 2N2222 a mano y carga de 100 mA, BJT ya: lo perfecto (MOS) pierde contra lo disponible.

05 · Decisor en código

Función que elige por vos

Entra carga y mando: compara pérdidas, verifica pin y dicta con motivo:

Python en tu navegador. Cargá tus casos reales y ejecutá el veredicto.

def decidir(i_a, v_mando=5.0, logic_ok=True):
    p_bjt = 0.3 * i_a
    p_mos = i_a**2 * 0.022
    ib = i_a / 20 * 1000  # mA con beta forzada 20
    pin_ok = ib <= 15
    if not logic_ok:
        ver = "BJT (MOS sin logic-level a este mando)"
    elif i_a < 0.2:
        ver = "BJT (simple y barato)"
    elif not pin_ok:
        ver = "MOSFET (el pin no da la base)"
    else:
        ver = "MOSFET (frío y libre el pin)" if p_mos < p_bjt else "BJT"
    print(f"I={i_a}A: BJT {p_bjt*1000:.0f}mW (Ib {ib:.1f}mA) vs MOS {p_mos*1000:.0f}mW -> {ver}")
    return ver


for caso in [(0.015, 5), (0.5, 5), (2.0, 5), (2.0, 3.3)]:
    decidir(caso[0], caso[1], logic_ok=(caso[1] >= 4.5))

Agregá tu caso (motor 12 V/1 A con 5 V): ¿qué dicta y con qué margen de pin?

Medición comparativa en mesa

Montar ambas llaves con la misma carga y anotar Vce vs Vds + tacto: el protocolo que valida la tabla.

def comparar_mesa(i_a, vce_medido, vds_medido):
    print(f"BJT: {vce_medido}V -> {vce_medido*i_a*1000:.0f}mW | MOS: {vds_medido}V -> {vds_medido*i_a*1000:.0f}mW")
    print("Coherente con teoría" if abs(vce_medido-0.3) < 0.3 and vds_medido < 0.2 else "REMEDIR: valores raros")


comparar_mesa(0.5, 0.25, 0.011)

06 · Analogía programador

Hilos vs. eventos

  1. 1
    BJT = worker con costo.

    Cada conmutación paga su base (mA). Barato de lanzar, caro de escalar.

  2. 2
    MOSFET = event-driven.

    El mando es señal, no consumo: escala a amperios sin cargar al emisor.

  3. 3
    Decisor = scheduler.

    decidir() asigna el recurso según carga y contexto, como un balanceador con costos.

07 · Exploración

Laboratorio: duelo en vivo

Mové corriente y mando: el laboratorio calcula P de ambos, verifica pin y logic-level, y dicta con motivo.

DUELO 24

BJT vs MOS

P + pin + gate

BJT 0,3 V / Ib150 mW / 25 mA
MOS 22 mΩ6 mW
Pin / gatePin al límite / L OK
VeredictoMOSFET: pin libre

500 mA con 5 V: duelo 150 vs 6 mW.

Preguntas para explorar

  1. ¿A qué corriente el pin (15 mA con β/20) deja de dar la base?
  2. ¿Por qué con 3,3 V el laboratorio pide revisar aunque gane el MOS?
  3. ¿En qué zona gana el BJT aunque pierda en P?
Ver respuestas sugeridas
  1. I = 15×20 = 300 mA: sobre eso, el pin no alcanza (directo). Límite de mando, no de potencia.
  2. Porque Rds vale a 5 V: a 3,3 V es mayor y el número mostrado es optimista. Medir Vds confirma.
  3. Bajo ~200 mA con mando sobrado: simpleza, stock y robustez le ganan a unos mW.

08 · Comprensión

Confusiones frecuentes

«MOSFET siempre mejor»

En 15 mA con 5 V el BJT gana en simpleza y empata en calor (3 vs 5 mW). Mejor depende del caso, no del siglo.

«BJT obsoleto»

Billones al año en llaves chicas, sensores y audio lo desmienten. Obsoleto para marketing, vigente para ingeniería.

«Comparo solo P»

P, mando, costo, stock y robustez deciden juntos. P manda en potencia; mando manda con micros justos.

«El veredicto es para siempre»

Cambia con precios, stock y mando (3,3 V vs 5 V). Re-decidir por proyecto, no por costumbre.

09 · Práctica guiada

Ejercicios de decisión

Ejercicio 1: tres veredictos

Con decidir(): LED 15 mA/5 V, tira 500 mA/5 V y motor 2 A/3,3 V (sin L). ¿Qué dicta cada uno y por qué?

Ver solución razonada

BJT (3 mW, simple), MOSFET (6 vs 150 mW + pin), BJT con driver (sin logic a 3,3 V el MOS no vale). Tres casos, tres motivos.

Ejercicio 2: medir el duelo

Montá ambas llaves con 500 mA (lámpara 12 V o R 22 Ω/5 W). Medí Vce y Vds. Ejecutá comparar_mesa(). ¿Coherente?

Ver solución

Vce ≈ 0,25–0,35 V, Vds ≈ 11 mV (0,5×0,022): 150 vs 6 mW teóricos. Desvíos > 50 % = base floja o gate bajo: revisar.

Ejercicio 3: límite del pin

¿Hasta qué Ic llega un pin de 15 mA con β/20? ¿Y con Darlington β/1000? ¿Cuándo usarías cada uno?

Ver solución

Directo: 15×20 = 300 mA. Darlington: amperios con µA de base (a costa de Vce ~1 V: calor). Pin justo → MOSFET; pin sobrado + carga chica → BJT.

10 · Síntesis

Ideas para recordar

  • BJT ≤ ~500 mA simple; MOSFET desde ahí o con micros justos.
  • Deciden P, mando (pin/gate), costo total y stock.
  • 3,3 V exige logic-level verificado, no cualquier MOS.
  • Medir Vce/Vds valida el duelo en tu mesa.
  • decidir() por proyecto, no por costumbre.

Bloque de llaves cerrado con criterio. Ahora, a aislar mundos: en el próximo tema, relés, contactos y drivers.