Чувствительный детектор статического электричества на JFET-транзисторе

Детали и материалы

• Один N-канальный полевой транзистор с p-n переходом (JFET), например 2N3819 или J309 (Radio Shack #276-2035)
• Один 6-вольтовый аккумулятор
• Один резистор 100 кОм
• Один светодиод (LED) (Radio Shack #276-026 или аналогичный)
• Пластиковый гребень

Конкретная модель JFET гибка; P-канальные приборы тоже можно использовать, хотя N-канальные транзисторы более распространены.

Распиновка транзисторов варьируется даже среди визуально идентичных корпусов. Всегда консультируйтесь с даташитом для точных назначений выводов. Дважды проверьте идентичность выводов с функцией диодной проверки мультиметра, чтобы избежать ошибок монтажа.

Для подробного руководства по идентификации выводов JFET мультиметром см. главу 5 серии Semiconductor Volume III.

Перекрестные ссылки

Lessons In Electric Circuits, Volume 3, Chapter 5: «Junction Field‑Effect Transistors.»

Цели обучения

• Понять, как JFET функционирует как вкл/выкл ключ
• Сравнить токовое усиление JFET с биполярным транзистором

Схема

Иллюстрация

Инструкции

Сборка этой схемы проста, зеркаля предыдущий эксперимент с биполярным ключом, но заменяя биполярный прибор на JFET. Результат — гораздо более чувствительный детектор статического электричества.

После сборки коснитесь свободного конца провода (красного провода на схеме и иллюстрации), подключенного к резистору 100 кОм, рукой. Даже кратковременное касание должно изменить состояние светодиода.

Для более яркого эффекта пройдитесь по ковру для накопления статического заряда, затем коснитесь провода. Если изменений нет, легко потрите ногами пол, чтобы увеличить заряд.

Контролируемый тест включает касание провода одной рукой, а другой рукой поочередно тыканье по положительному (+) и отрицательному (–) полюсам аккумулятора пальцем. Ваше тело служит проводником, соединяя затвор JFET с одним из полюсов аккумулятора при смене контактов.

Заметьте, какой полюс включает светодиод, а какой выключает. Свяжите это поведение с характеристиками JFET, обсуждаемыми в главе 5 тома Semiconductor.

Легкость, с которой JFET может быть переключен — требуя минимальный управляющий ток — подчеркивает его превосходную способность к токовому усилению по сравнению с биполярным ключом. Затвор JFET требует только крошечное изменение напряжения, часто достижимое за счет статического заряда вашего тела.

Поскольку JFET можно включать и выключать на расстоянии статическими полями, попробуйте причесать волосы пластиковым гребнем и взмахнуть гребнем рядом с транзистором. Получившееся высоковольтное поле должно быть обнаружено схемой, видимо влияя на светодиод.

Многие малые сигнальные JFET, такие как 2N3819, самоограничивают стоковый ток (I_DSS) примерно до 10 мА (макс. 20 мА). Поскольку большинство светодиодов рассчитаны на прямой ток 20 мА, никакой дополнительный последовательный резистор не нужен; JFET естественным образом ограничивает ток до безопасного уровня.