Detector Sensível de Eletricidade Estática Usando Chave JFET

PEÇAS E MATERIAIS

• Um transistor de efeito de campo de junção (JFET) de canal N, como 2N3819 ou J309 (Radio Shack catálogo #276-2035).
• Uma bateria de 6 V.
• Um resistor de 100 kΩ.
• Um diodo emissor de luz (LED) (Radio Shack catálogo #276-026 ou equivalente).
• Pente plástico.

O modelo específico de JFET é flexível; dispositivos de canal P também podem ser usados, embora transistores de canal N sejam mais comuns.

Pinouts de transistores variam mesmo entre pacotes visualmente idênticos. Sempre consulte o datasheet para atribuições precisas de pinos. Verifique identidades dos pinos com a função de teste de diodo do multímetro para evitar erros de fiação.

Para orientação detalhada sobre identificação de terminais JFET com multímetro, veja capítulo 5 da série Semiconductor Volume III.

REFERÊNCIAS CRUZADAS Lessons In Electric Circuits, Volume 3, Capítulo 5: "Transistores de Efeito de Campo de Junção."

OBJETIVOS DE APRENDIZADO

• Entender como um JFET funciona como chave liga/desliga.
• Comparar ganho de corrente de JFET com o de transistor bipolar.

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

ILUSTRAÇÃO

INSTRUÇÕES

Construir este circuito é simples, espelhando o experimento anterior de chave BJT mas substituindo o dispositivo bipolar por um JFET. O resultado é um detector de eletricidade estática muito mais sensível.

Após montagem, toque a extremidade do fio livre (o fio vermelho no esquemático e ilustração) conectado ao resistor de 100 kΩ com sua mão. Mesmo um toque breve deve alterar o estado do LED.

Para efeito mais pronunciado, caminhe sobre carpete para acumular carga estática, então toque o fio. Se nenhuma mudança ocorrer, esfregue levemente os pés para aumentar a carga.

Um teste controlado envolve tocar o fio com uma mão enquanto alterna toque nos terminais positivo (+) e negativo (–) da bateria com dedo da outra mão. Seu corpo serve como condutor, ligando o gate do JFET a um dos terminais da bateria conforme alterna contatos.

Observe qual terminal liga o LED e qual desliga. Relacione este comportamento às características do JFET discutidas no capítulo 5 do volume de semicondutores.

A facilidade com que um JFET pode ser comutado — exigindo corrente de controle mínima — destaca sua capacidade superior de ganho de corrente comparado à chave BJT. O gate do JFET requer apenas minúscula mudança de tensão, frequentemente alcançável através da carga estática do seu corpo.

Como JFETs podem ser ligados e desligados à distância por campos estáticos, tente escovar seu cabelo com pente plástico e acenar o pente perto do transistor. O campo de alta tensão resultante deve ser detectado pelo circuito, afetando visivelmente o LED.

Muitos JFETs de sinal pequeno, como o 2N3819, auto-limitam a corrente de dreno (I_DSS) a cerca de 10 mA (máx 20 mA). Como a maioria dos LEDs é classificada para corrente direta de 20 mA, nenhum resistor em série adicional é necessário; o JFET naturalmente limita a corrente a nível seguro.