¿Se necesita una resistencia entre el pin lógico y el transistor base / compuerta?

• Mi microcontrolador tiene una corriente de salida máxima de 20 mA

Puede ser, pero a menudo he visto esa figura en la sección de "máximos absolutos". ¿Sabe que esa sección NO es lo que usa para diseñar un sistema que funcione? (Lo usas en esa sección para diseñar un sistema sobreviviente , que es algo que muy pocos de uso tienen que hacer).

• "sin resistencia, ¿qué pasaría?"

Estará operando el uC fuera de sus especificaciones nominales, por lo que cualquier cosa puede suceder. (Es su trabajo mantener la corriente dentro de un máximo establecido. A menos que la documentación lo indique específicamente, la unidad universal no tiene ningún hardware limitador de la corriente). Un escenario muy realista es que funcionará correctamente al 100% en su mesa de trabajo , pero fallará de forma intermitente y misteriosa en un pequeño porcentaje de dispositivos en el campo, y tal vez solo en luna llena.

• Tengo exactamente la misma duda sobre la conducción de un MOSFET de canal N.

Estrictamente hablando, debe usar una resistencia limitadora de corriente. En la práctica, cuando use un FET pequeño, no se moleste. Para un FET grande (alta corriente, alta capacidad de compuerta) se necesita la resistencia, pero no solo para limitar la corriente de excitación: la conmutación de la corriente de carga se acoplará capacitivamente a la compuerta, y puede dar una "corriente de contragolpe" que hace que sea desagradable cosas para tu uC. En tal caso, utilice mejor un chip de controlador de puerta dedicado.

Y como noté Icy, verifique que su FET funcione correctamente con 3.3 V en la puerta. Otra razón más para usar un chip de controlador de puerta.

Confiar en la corriente máxima limitada por la salida del microprocesador no sería un buen diseño. Puede asegurarse de que la corriente máxima disponible desde el micro se usa al tener el valor de resistencia correcto en la conexión base. (3.3-0.7) /0.02 = 130R.

Si esto no le proporciona suficiente corriente base, considere usar un par Darlington en lugar de un solo BJT. Un par Darlington es un par de BJT conectados entre sí de manera que se vea como un solo BJT, pero con una ganancia mucho más alta y un voltaje de base de 1.4V. Se pueden construir a partir de 2 BJT discretos o están más convenientemente disponibles en un solo paquete.

Y sí, tiene el mismo problema con el MOSFET, pero con el problema adicional de que 3.3V probablemente no sea suficiente voltaje de compuerta para garantizar que el MOSFET esté encendido con fuerza.