Sensor de eletricidade estática

PEÇAS E MATERIAIS

• Um transistor de efeito de campo de junção de canal N, modelos 2N3819 ou J309 recomendados (o catálogo Radio Shack # 276-2035 é o modelo 2N3819)
• Uma bateria de 6 volts
• Um resistor de 100 kΩ
• Um diodo emissor de luz (catálogo Radio Shack # 276-026 ou equivalente)
• Pente de plástico

O transistor de efeito de campo de junção específico, ou JFET, modelo usado neste experimento não é crítico. Os JFETs de canal P também podem ser usados, mas não são tão populares quanto os transistores de canal N.

Esteja ciente de que nem todos os transistores compartilham as mesmas designações de terminal ou pinagem , mesmo que tenham a mesma aparência física. Isso ditará como você conecta os transistores entre si e a outros componentes, portanto, certifique-se de verificar as especificações do fabricante (ficha do componente), facilmente obtida no site do fabricante.

Esteja ciente de que é possível que o pacote do transistor e até mesmo a ficha técnica do fabricante mostre diagramas de identificação de terminal incorretos! É altamente recomendável verificar duas vezes as identidades dos pinos com a função de "verificação de diodo" do multímetro.

Para obter detalhes sobre como identificar terminais de transistor de efeito de campo de junção usando um multímetro, consulte o capítulo 5 do volume Semiconductor (volume III) desta série de livros.

REFERÊNCIAS CRUZADAS Aulas de circuitos elétricos , Volume 3, capítulo 5:"Transistores de efeito de campo de junção"

OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM

• Como o JFET é usado como um botão liga / desliga
• Como o ganho de corrente JFET difere de um transistor bipolar

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO







ILUSTRAÇÃO







INSTRUÇÕES

Este experimento é muito semelhante ao experimento anterior, usando um transistor de junção bipolar (BJT) como um dispositivo de comutação para controlar a corrente através de um LED. Neste experimento, um transistor de efeito de campo de junção é usado em vez disso, dando uma sensibilidade dramaticamente melhorada.

Construa este circuito e toque na extremidade solta do fio (o fio mostrado em vermelho no diagrama esquemático e na ilustração, conectado ao resistor de 100 kΩ) com sua mão. O simples toque neste fio provavelmente afetará o status do LED.

Este circuito é um sensor fino de eletricidade estática! Experimente arrastar os pés no carpete e, em seguida, tocar na extremidade do fio, se ainda não houver nenhum efeito na luz.

Para um teste mais controlado, toque no fio com uma mão e alternadamente toque nos terminais positivo (+) e negativo (-) da bateria com um dedo da outra mão. Seu corpo atua como um condutor (embora fraco), conectando o terminal do gate do JFET a qualquer um dos terminais da bateria conforme você os toca.

Anote qual terminal faz o LED acender e qual faz o LED apagar. Tente relacionar esse comportamento com o que você leu sobre JFETs no capítulo 5 do volume Semiconductor.

O fato de um JFET ser ligado e desligado tão facilmente (exigindo tão pouca corrente de controle), como evidenciado pelo controle total liga e desliga simplesmente pela condução de uma corrente de controle através de seu corpo, demonstra o quão grande é o ganho de corrente que ele tem . Com o experimento de "troca" do BJT, uma conexão muito mais "sólida" entre o terminal da porta do transistor e uma fonte de tensão foi necessária para ligá-lo.

Não é assim com o JFET. Na verdade, a mera presença de eletricidade estática pode ligá-lo e desligá-lo à distância. Para experimentar ainda mais os efeitos da eletricidade estática neste circuito, escove o cabelo com o pente de plástico e mova o pente próximo ao transistor, observando o efeito no LED.

A ação de pentear o cabelo com um objeto de plástico cria uma alta tensão estática entre o pente e o corpo. O forte campo elétrico produzido entre esses dois objetos deve ser detectado por este circuito de uma distância significativa!

Caso você esteja se perguntando por que não há um resistor de "queda" de 560 Ω para limitar a corrente através do LED, muitos JFETs de pequeno sinal tendem a autolimitar sua corrente controlada a um nível aceitável pelos LEDs. O modelo 2N3819, por exemplo, tem uma corrente de drenagem saturada típica (I _DSS ) de 10 mA e máximo de 20 mA.

Uma vez que a maioria dos LEDs são classificados em uma corrente direta de 20 mA, não há necessidade de um resistor de queda para limitar a corrente do circuito:o JFET faz isso intrinsecamente.