Sensor de electricidad estática

PIEZAS Y MATERIALES

• Un transistor de efecto de campo de unión de canal N, se recomiendan los modelos 2N3819 o J309 (el catálogo de Radio Shack # 276-2035 es el modelo 2N3819)
• Una batería de 6 voltios
• Una resistencia de 100 kΩ
• Un diodo emisor de luz (catálogo de Radio Shack n. ° 276-026 o equivalente)
• Peine de plástico

El modelo particular de transistor de efecto de campo de unión, o JFET, utilizado en este experimento no es crítico. Los JFET de canal P también se pueden usar, pero no son tan populares como los transistores de canal N.

Tenga en cuenta que no todos los transistores comparten las mismas designaciones de terminal o pinouts , incluso si comparten la misma apariencia física. Esto determinará cómo conectar los transistores entre sí y a otros componentes, así que asegúrese de verificar las especificaciones del fabricante (hoja de datos del componente), que se puede obtener fácilmente en el sitio web del fabricante.

¡Tenga en cuenta que es posible que el paquete del transistor e incluso la hoja de datos del fabricante muestren diagramas de identificación de terminales incorrectos! Es muy recomendable verificar las identidades de los pines con la función de "verificación de diodos" de su multímetro.

Para obtener detalles sobre cómo identificar terminales de transistores de efecto de campo de unión usando un multímetro, consulte el capítulo 5 del volumen de Semiconductores (volumen III) de esta serie de libros.

REFERENCIAS CRUZADAS Lecciones de circuitos eléctricos , Volumen 3, capítulo 5:“Transistores de efecto de campo de unión”

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

• Cómo se usa el JFET como interruptor de encendido / apagado
• En qué se diferencia la ganancia de corriente JFET de un transistor bipolar

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

ILUSTRACIÓN

INSTRUCCIONES

Este experimento es muy similar al experimento anterior que utiliza un transistor de unión bipolar (BJT) como dispositivo de conmutación para controlar la corriente a través de un LED. En este experimento, un transistor de efecto de campo de unión se utiliza en su lugar, dando una sensibilidad drásticamente mejorada.

Construya este circuito y toque el extremo suelto del cable (el cable que se muestra en rojo en el diagrama esquemático y en la ilustración, conectado a la resistencia de 100 kΩ) con la mano. El simple hecho de tocar este cable probablemente tendrá un efecto en el estado del LED.

¡Este circuito es un sensor fino de electricidad estática! Intente raspar sus pies sobre una alfombra y luego toque el extremo del cable si aún no se ve ningún efecto en la luz.

Para una prueba más controlada, toque el cable con una mano y, alternativamente, toque los terminales positivo (+) y negativo (-) de la batería con un dedo de la otra mano. Su cuerpo actúa como un conductor (aunque deficiente), conectando el terminal de la puerta del JFET a cualquiera de los terminales de la batería cuando los toca.

Anote qué terminal hace que se encienda el LED y cuál se apague. Intente relacionar este comportamiento con lo que ha leído sobre los JFET en el capítulo 5 del volumen Semiconductor.

El hecho de que un JFET se encienda y apague tan fácilmente (requiriendo tan poca corriente de control), como lo demuestra el control total de encendido y apagado simplemente mediante la conducción de una corriente de control a través de su cuerpo, demuestra la gran ganancia de corriente que tiene. . Con el experimento del "interruptor" BJT, se necesitaba una conexión mucho más "sólida" entre el terminal de la puerta del transistor y una fuente de voltaje para encenderlo.

No es así con el JFET. De hecho, la mera presencia de electricidad estática puede encenderlo y apagarlo a distancia. Para experimentar más los efectos de la electricidad estática en este circuito, cepille su cabello con el peine de plástico y luego agite el peine cerca del transistor, observando el efecto en el LED.

La acción de peinarse con un objeto de plástico crea un alto voltaje estático entre el peine y su cuerpo. ¡El fuerte campo eléctrico producido entre estos dos objetos debería ser detectado por este circuito desde una distancia significativa!

En caso de que se esté preguntando por qué no hay una resistencia de "caída" de 560 Ω para limitar la corriente a través del LED, muchos JFET de pequeña señal tienden a autolimitar su corriente controlada a un nivel aceptable para los LED. El modelo 2N3819, por ejemplo, tiene una corriente de drenaje saturada típica (I _DSS ) de 10 mA y un máximo de 20 mA.

Dado que la mayoría de los LED tienen una corriente directa de 20 mA, no hay necesidad de una resistencia de caída para limitar la corriente del circuito:el JFET lo hace intrínsecamente.