5.9: Sensor de Electricidad Estática

PARTES Y MATERIALES

• Un transistor de efecto campo de unión de canal N, modelos 2N3819 o J309 recomendados (Radio Shack catálogo # 276-2035 es el modelo 2N3819)
• Una batería de 6 voltios
• Una resistencia de 100 kΩ
• Un diodo emisor de luz (Radio Shack catálogo # 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 están bien para 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 terminales, o pinouts, aunque compartan la misma apariencia física. Esto dictará cómo conecta los transistores entre sí y a otros componentes, así que asegúrese de verificar las especificaciones del fabricante (hoja de datos del componente), fácilmente obtenidas del sitio web del fabricante. ¡Tenga en cuenta que es posible que el paquete del transistor e incluso la hoja de datos del fabricante muestre 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 campo de unión usando un multímetro, consulte el capítulo 5 del volumen Semiconductor (volumen III) de esta serie de libros.

Referencias cruzadas

Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 3, Capítulo 5: “Transistores de Efecto 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

Ilustracion

INSTRUCCIÓN

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

Construye este circuito y toca el extremo del cable suelto (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. Simplemente tocar este cable probablemente tendrá un efecto en el estado del LED. ¡Este circuito hace un sensor fino de electricidad estática! Intente desgastarse los pies en una alfombra y luego tocar 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. Tu cuerpo actúa como conductor (aunque pobre), conectando el terminal de puerta del JFET a cualquiera de los terminales de la batería a medida que los tocas. Anote qué terminal hace que el LED se encienda y cuál hace que el LED se apague. Intenta relacionar este comportamiento con lo que has 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 completo de encendido y apagado simplemente por la conducción de una corriente de control a través de su cuerpo, demuestra cuán grande de ganancia de corriente tiene. Con el experimento de “interruptor” de BJT, se necesitaba una conexión mucho más “sólida” entre el terminal de 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 encenderla y apagarla a distancia.

Para seguir experimentando con los efectos de la electricidad estática en este circuito, cepilla tu cabello con el peine de plástico y luego agite el peine cerca del transistor, observando el efecto en el LED. La acción de peinar tu cabello con un objeto plástico crea un alto voltaje estático entre el peine y tu cuerpo. ¡El fuerte campo eléctrico producido entre estos dos objetos debería ser detectable por este circuito desde una distancia significativa!

En caso de que se esté preguntando por qué no hay una resistencia de 560 Ω de “caída” para limitar la corriente a través del LED, muchos JFET de señal pequeña tienden a autolimitar su corriente controlada a un nivel aceptable por 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 están clasificados a 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.