Detector Sensible de Electricidad Estática Usando Interruptor JFET

COMPONENTES Y MATERIALES

• Un transistor de efecto de campo de unión N-canal (JFET), como 2N3819 o J309 (Radio Shack #276-2035).
• Una batería de 6 V.
• Una resistencia de 100 kΩ.
• Un diodo emisor de luz (LED) (Radio Shack #276-026 o equivalente).
• Peine de plástico.

El modelo específico de JFET es flexible; dispositivos P-canal también pueden usarse, aunque los transistores N-canal son más comunes.

Las configuraciones de pines de transistores varían incluso entre paquetes visualmente idénticos. Siempre consulta la hoja de datos para asignaciones de pines precisas. Verifica identidades de pines con la función de chequeo de diodo de un multímetro para evitar errores de cableado.

Para guía detallada sobre identificación de terminales JFET con multímetro, vea capítulo 5 de la serie Semiconductor Volume III.

REFERENCIAS CRUZADAS Lessons In Electric Circuits, Volumen 3, Capítulo 5: "Transistores de Efecto de Campo de Unión".

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

• Comprender cómo un JFET funciona como interruptor encendido/apagado.
• Comparar ganancia de corriente de JFET con la de un transistor bipolar.

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

 

 

ILUSTRACIÓN

 

 

INSTRUCCIONES

Construir este circuito es directo, replicando el experimento anterior de interruptor BJT pero reemplazando el dispositivo bipolar con un JFET. El resultado es un detector de electricidad estática mucho más sensible.

Después del ensamblaje, toca el extremo libre del cable (el cable rojo en el esquema e ilustración) conectado a la resistencia de 100 kΩ con tu mano. Incluso un toque breve debería alterar el estado del LED.

Para un efecto más pronunciado, camina sobre alfombra para acumular carga estática, luego toca el cable. Si no ocurre cambio, frota suavemente los pies para aumentar la carga.

Una prueba controlada implica tocar el cable con una mano mientras alternativamente tocas los terminales positivo (+) y negativo (–) de la batería con un dedo de la otra mano. Tu cuerpo sirve como conductor, conectando la compuerta del JFET a uno de los terminales de la batería al cambiar contactos.

Observa qué terminal enciende el LED y cuál lo apaga. Relaciona este comportamiento con las características del JFET discutidas en el capítulo 5 del volumen Semiconductor.

La facilidad con que un JFET puede conmutarse —requiriendo corriente de control mínima— destaca su capacidad superior de ganancia de corriente comparada con el interruptor BJT. La compuerta del JFET requiere solo un pequeño cambio de voltaje, a menudo alcanzable a través de la carga estática de tu cuerpo.

Como los JFETs pueden encenderse y apagarse a distancia por campos estáticos, prueba cepillar tu cabello con un peine de plástico y agitar el peine cerca del transistor. El campo de alto voltaje resultante debería ser detectado por el circuito, afectando visiblemente el LED.

Muchos JFETs de señal pequeña, como el 2N3819, auto-limitan la corriente de drenaje (I_DSS) a aproximadamente 10 mA (máx 20 mA). Como la mayoría de LEDs están clasificados para corriente directa de 20 mA, no se necesita resistencia adicional en serie; el JFET naturalmente limita la corriente a un nivel seguro.