Transistores y MOSFET: funcionamiento y diagnóstico
Los transistores y MOSFET permiten amplificar señales, controlar cargas y conmutar energía. En reparación, encontrar uno que no conduce no significa necesariamente que esté averiado: puede faltarle alimentación, señal de control o alguna condición de funcionamiento.
En esta guía aprenderás a reconocer transistores bipolares, MOSFET de canal N y P, dispositivos dobles e IGBT. Veremos qué puedes comprobar con el multímetro y cómo interpretar sus tensiones sin confundir el componente con el circuito que lo controla.
Transistores bipolares NPN y PNP aplicados a reparación
Un transistor bipolar tiene tres terminales: base, colector y emisor. Su funcionamiento depende de la polarización de sus uniones y de la corriente de base.
Puede trabajar amplificando una señal o como interruptor. Antes de medirlo, identifica su referencia, terminales y función en el esquema: el encapsulado no establece un patillaje universal.
Comprobación básica de las uniones
En un transistor bipolar de silicio sencillo, aislado del circuito, el modo diodo permite comprobar las uniones base-emisor y base-colector.
- NPN: normalmente conducen con la punta roja en la base y la negra en emisor o colector.
- PNP: normalmente conducen con la punta negra en la base y la roja en emisor o colector.
Al invertir las puntas, esas uniones deberían bloquear dentro del rango del instrumento.
Esta aproximación no se aplica directamente a todos los dispositivos: transistores con resistencias internas, Darlington y otros conjuntos pueden presentar lecturas diferentes.
Qué no confirma esta prueba
La comprobación de uniones no mide por completo la ganancia, las fugas bajo tensión ni el comportamiento con carga. Tampoco debe entenderse el transistor como dos diodos intercambiables: sus regiones internas tienen características diferentes.
Toshiba explica las diferencias entre las uniones base-emisor y base-colector y sus límites de utilización.Si la lectura en placa resulta extraña, revisa los caminos paralelos y aísla el componente cuando sea necesario. Para sustituirlo, compara tipo, patillaje, tensiones, corriente, potencia y requisitos de velocidad.
MOSFET de canal N: función y comprobación
Los MOSFET habituales de canal N de enriquecimiento tienen puerta —G—, drenador —D— y fuente —S—. Su conducción se controla mediante la tensión entre puerta y fuente: VGS.
La puerta está aislada y se comporta de forma capacitiva. Aunque no necesita una corriente continua de base como un bipolar, requiere cargar y descargar esa capacidad durante la conmutación.
Qué revisar sin alimentación
Con el circuito desconectado y sin tensión almacenada:
- Confirma el patillaje en la ficha técnica.
- Comprueba si existe un corto evidente entre drenador y fuente.
- Revisa si hay una resistencia anormalmente baja entre puerta y fuente o puerta y drenador.
- Considera el diodo interno y las conexiones del circuito.
En un MOSFET discreto convencional de canal N, el diodo interno suele conducir desde fuente hacia drenador. Su lectura no debe confundirse con un corto.
La carga almacenada en la puerta puede modificar el resultado de una prueba. Debe mantenerse en un estado conocido mediante el procedimiento apropiado para el componente aislado. Evita tocar los terminales de puerta: pueden ser sensibles a descargas electrostáticas.
Umbral no significa conducción completa
VGS(th) indica el umbral bajo unas condiciones de corriente pequeñas especificadas. No es la tensión que garantiza una conducción adecuada para alimentar una carga.
Para elegir el control o un repuesto, revisa a qué VGS se garantiza RDS(on). No presupongas que todos funcionan correctamente con 3,3 V, 5 V o 10 V.
Nexperia AN90001, página 2: diferencia entre tensión umbral, conducción y límites de puerta.MOSFET de canal P: función y comprobación
En los MOSFET habituales de canal P de enriquecimiento, la puerta debe quedar a un potencial inferior al de la fuente para favorecer la conducción. Por eso VGS se expresa con signo negativo.
Pueden utilizarse en entradas de alimentación y conmutación del lado positivo, entre otras aplicaciones.
Cómo interpretar su control
Si la fuente está a 12 V y la puerta a 7 V:
VGS = 7 − 12 = −5 V
Si puerta y fuente están ambas a 12 V:
VGS = 0 V
La tensión de puerta respecto a masa no basta para interpretar el estado del componente.
Comprobaciones y sustitución
La orientación del diodo interno es inversa a la del MOSFET N convencional. Confirma siempre el símbolo y la construcción del dispositivo.
Comprueba posibles cortos y fugas evidentes con el componente aislado cuando corresponda. Una prueba básica no certifica su funcionamiento bajo carga.
El repuesto debe conservar canal, patillaje, límites de VDS y VGS, resistencia de conducción a la tensión disponible y características térmicas.
Ejemplo de ficha técnica de canal P: Nexperia NXV65UP, con símbolo, límites y curvas de VGS.MOSFET dobles y circuitos de entrada de alimentación
Un encapsulado puede contener dos MOSFET independientes o conectados internamente. Encontrarás configuraciones con fuente común, drenador común y otras distribuciones.
En entradas de alimentación se utilizan parejas que permiten gestionar el paso de energía y bloquear corriente en determinadas condiciones.
Por qué hay que identificar la conexión interna
Un encapsulado de ocho terminales no garantiza una configuración determinada. Instalar otro con el mismo tamaño y distinta conexión puede provocar un fallo inmediato.
Antes de medir, identifica cada puerta, drenador y fuente. Después compara las lecturas con el circuito interno de la ficha técnica.
Ejemplo de dispositivo doble: Nexperia NX5020UNBKS, distribución de terminales y características de cada MOSFET.Cuando no aparece tensión de salida
Comprueba si llega alimentación a la entrada y si el controlador permite el paso. Una pareja bloqueada puede estar respondiendo correctamente a una condición de protección.
También deben revisarse resistencias de puerta, alimentación del controlador y señales de detección. Puenteando los MOSFET se puede anular la protección y ocultar la causa.
MOSFET de potencia en fuentes, VRM y controladores
Los MOSFET de potencia trabajan en fuentes conmutadas, reguladores de procesador y etapas de control de motores. Su selección requiere considerar pérdidas de conducción, conmutación y disipación.
Los amperios impresos no bastan
La corriente máxima de una ficha técnica depende de condiciones concretas de temperatura y montaje. No equivale automáticamente a la corriente que soportará en cualquier placa.
Además de VDS y RDS(on), revisa carga de puerta, características del diodo interno, encapsulado y condiciones térmicas.
Área de funcionamiento seguro
La SOA relaciona tensión, corriente y duración del esfuerzo admisible. Un MOSFET que funciona bien como interruptor puede ser inadecuado para mantener simultáneamente tensión y corriente elevadas durante un arranque lento o limitación lineal.
Infineon AP99007: área de funcionamiento seguro y límites del trabajo en modo lineal.Si encuentras uno en corto
Revisa también el controlador, resistencia de puerta, alimentación, carga y componentes de la misma etapa. Sustituir únicamente el MOSFET puede repetir la avería.
Las comprobaciones iniciales se realizan sin alimentación. El análisis dinámico de etapas conectadas a red o con energía elevada requiere procedimientos e instrumentos adecuados.
Puerta, drenador y fuente: cómo interpretar tensiones en un MOSFET
Las tensiones relevantes se calculan entre terminales:
VGS = VG − VS
VDS = VD − VS
La referencia de cada medida es esencial.
Ejemplo de canal N en el lado positivo
Si la fuente está a 12 V y la puerta a 17 V, VGS es de 5 V. Si ambas están a 12 V, VGS es cero.
Por eso encontrar 12 V en la puerta respecto a masa no demuestra que un MOSFET N esté correctamente activado. El controlador debe referenciar su actuación a la fuente.
Referencia de medida y control puerta-fuente en Nexperia AN90001.Limitaciones del multímetro
En una señal PWM, el multímetro puede mostrar un valor promediado que no revela amplitud, duración ni calidad de los pulsos.
El osciloscopio puede aportar esa información, pero su conexión debe respetar las referencias y el aislamiento. La pinza de masa de un osciloscopio conectado a tierra no puede colocarse en cualquier nodo de una etapa de potencia.
Cómo diferenciar un MOSFET averiado de un MOSFET que no recibe control
Una salida ausente puede deberse al componente, a su controlador o a una protección activa.
Empieza por las comprobaciones estáticas
Identifica el componente y revisa cortos evidentes con el equipo desconectado. Si la placa introduce caminos paralelos, confirma el resultado aislándolo cuando sea necesario.
Una lectura correcta no descarta todos los fallos bajo carga, pero evita atribuir el problema únicamente a la ausencia de salida.
Después revisa las condiciones de control
En un entorno de baja tensión y mediante un procedimiento seguro, el diagnóstico debe comprobar:
- Alimentación de la etapa y del controlador.
- Señales de habilitación.
- Tensión de control respecto a la fuente.
- Resistencias y conexiones de puerta.
- Posibles condiciones de sobrecorriente, temperatura o fallo.
Interpreta el conjunto
Si no existe control, investiga su causa antes de sustituir el MOSFET. Si existe un control aparentemente válido y no responde, revisa también carga, conexiones, tensión real de excitación y posibles daños.
No fuerces la puerta para saltarte el controlador: podrías activar una etapa que el equipo mantiene bloqueada por protección.
IGBT en equipos de potencia y sus límites de diagnóstico
El IGBT es otro tipo de transistor de potencia con puerta aislada. Sus terminales principales son puerta, colector y emisor.
Aparece en determinadas etapas de conversión y control de potencia. No debe sustituirse por un MOSFET solo porque el encapsulado y los terminales parezcan compatibles.
Qué puedes comprobar
Con el componente identificado y el equipo sin energía almacenada, se pueden buscar cortos evidentes entre colector y emisor y daños manifiestos asociados a la puerta.
Algunos dispositivos incluyen un diodo en antiparalelo y otros no. La lectura debe interpretarse según su circuito interno.
Qué queda fuera de una prueba básica
El multímetro no verifica por completo aislamiento, pérdidas, conmutación ni comportamiento térmico. En módulos de potencia, una avería importante puede exigir comprobar también el driver y otros dispositivos de la etapa.
La documentación de estos módulos especifica condiciones de medida y parámetros que no pueden sustituirse por una comprobación de continuidad.
Infineon AN2011-05: interpretación de parámetros y condiciones de prueba en módulos IGBT.Para elegir un reemplazo, compara tecnología, tensiones, corriente, control, velocidad, montaje y características del diodo cuando exista.
Continúa en Fundamentos de electrónica para relacionar estas comprobaciones con las alimentaciones y señales de control.
¿Tienes un transistor que no sabes interpretar? Indica su referencia, el equipo, los terminales medidos y si las lecturas se han tomado con el componente montado o aislado.