Transistor de Potencia PNP BD140

La diferencia clave está en cómo se activa y en su posición típica en un circuito. Mientras que un transistor NPN se activa con una corriente positiva en su base y se usa comúnmente como un interruptor en el lado bajo («low-side switch»), el BD140, al ser PNP, funciona a la inversa:

• Activación: Se activa (entra en saturación) cuando su base se conecta a un nivel de voltaje más bajo que su emisor. Es decir, se enciende «tirando» su base hacia tierra (GND).
• Uso Típico: Se utiliza comúnmente como un interruptor en el lado alto («high-side switch»). Esto significa que se coloca entre la fuente de alimentación positiva y la carga (motor, luz, etc.), y el transistor conmuta la conexión a VCC.

En resumen: para encender una carga con un NPN, le aplicas voltaje a la base. Para encenderla con este PNP, le quitas voltaje (la conectas a GND).

Para controlar una carga (ej. un motor de 12V) con este transistor desde una salida de 5V de un Arduino, el circuito típico es:

1. Conecta el Emisor del BD140 a tu fuente de alimentación positiva (ej. 12V).
2. Conecta el Colector a un terminal de tu carga (motor). El otro terminal del motor va a GND.
3. Conecta una resistencia de base (ej. 1kΩ) desde el Emisor (12V) a la Base del BD140. Esta resistencia asegura que el transistor esté apagado por defecto.
4. Para activar el BD140, necesitas «robarle» la corriente a su base. Esto se logra usando un pequeño transistor NPN (como un 2N2222 o BC547) como intermediario: conecta el colector de este NPN a la base del BD140, su emisor a GND, y su base (a través de otra resistencia de ~1kΩ) al pin de tu Arduino.

Al poner el pin del Arduino en HIGH, el NPN se activa, tira la base del BD140 a GND y enciende la carga. Poner el pin en LOW apaga todo. No se recomienda conectar un pin de microcontrolador directamente a la base de un transistor de potencia sin un arreglo como este, especialmente en configuraciones high-side.

Esa especificación de 12.5W es un valor máximo teórico que solo se puede alcanzar bajo condiciones ideales: con el transistor montado firmemente en un disipador de calor (heatsink) de tamaño adecuado y con una temperatura de carcasa mantenida a 25°C.

Sin un disipador, la disipación de potencia máxima para el encapsulado TO-126 al aire libre es mucho menor, típicamente alrededor de 1 a 1.25 Watts. Si intentas disipar más de esto, el transistor se sobrecalentará rápidamente y se destruirá. Siempre calcula la potencia que disipará tu transistor (P = Vce * Ic) y si se acerca o supera 1W, es obligatorio usar un disipador de calor.

La elección entre un BJT de potencia como el BD140 y un MOSFET de canal P depende de la aplicación:

• Elige el BD140 (BJT PNP) para:
  • Aplicaciones lineales y de audio: Los BJTs suelen tener una respuesta más lineal, lo que los hace preferibles para etapas de salida de amplificadores de audio de clase AB.
  • Circuitos de bajo costo: Suelen ser más económicos.
  • Control por corriente: Cuando el circuito de control está diseñado para suministrar una corriente de base.
• Elige un MOSFET de canal P para:
  • Aplicaciones de conmutación de alta eficiencia: Los MOSFETs tienen una resistencia de encendido (Rds(on)) muy baja, lo que resulta en menor pérdida de potencia (calor) al conmutar cargas de alta corriente.
  • Control por voltaje: Se activan con voltaje en su compuerta (gate) y consumen casi nada de corriente para mantenerse encendidos, lo que simplifica el control desde un microcontrolador.
  • Conmutación de alta frecuencia: Generalmente son más rápidos para encender y apagar que los BJTs.

El BD140 (PNP) y el BD139 (NPN) forman lo que se conoce como un par complementario. Esto significa que tienen características eléctricas muy similares, pero con polaridades opuestas. Su aplicación más icónica es en la etapa de salida de un amplificador de audio de clase AB, en una configuración llamada «push-pull».

En este diseño, el transistor NPN (BD139) se encarga de amplificar la mitad positiva de la onda de audio, mientras que el transistor PNP (BD140) amplifica la mitad negativa. Al combinarse sus salidas, se reconstruye la señal de audio completa con mucha más potencia y eficiencia que con un amplificador de un solo transistor (Clase A).

Mirando el transistor desde el frente (el lado con la inscripción impresa), con los pines apuntando hacia abajo, la configuración estándar para el encapsulado TO-126 del BD140 es:

• Pin 1 (Izquierda): Emisor (E)
• Pin 2 (Centro): Colector (C)
• Pin 3 (Derecha): Base (B)

El colector (pin central) también está conectado a la lengüeta metálica del encapsulado. Esto es importante al momento de montar un disipador, ya que el disipador quedará eléctricamente conectado al colector.