8. Detector electricitate statică

Scopul experimentului

Utilizarea unui tranzistor cu efect de câmp cu joncţiune (JFET) pe post de întrerupător deschis/închis; diferenţa de amplificare în curent între un JFET şi un tranzistor bipolar.

Materiale necesare

Un tranzistor cu efect de câmp cu canal de tip N, model 2N3819 sau J309); o baterie de 6 V; un rezistor de 100 kΩ; un LED.

Modelul JFET-ului folosit în acest experiment nu este extrem de important. Puteţi folosi şi JFET-uri cu canal de tip P, dar acestea nu sunt aşa de populare precum varianta N. Atenţie, nu toţi tranzistorii au aceiaşi configuraţie/poziţie a terminalilor, chiar dacă fizic ei sunt identici. Acest lucru este important la conectarea tranzistorilor în circuit. Verificaţi aşadar specificaţiile producătorului sau fişa tehnică. De asemenea, se poate întâmpla ca specificaţiile tehnice ale producătorului legate de identificarea corectă a terminalilor să fie greşite! Verificaţi poziţionarea corectă a terminalilor cu ajutorul multimetrului setat pe funcţia „verificare diodă”!

Circuitul realizat arată astfel:

Utilizarea detectorului de electricitate statică

Experimentul de faţă este similar experimentului precedent folosind un tranzistor bipolar cu joncţiune (BJT). În acel exemplu, tranzistorul a fost folosit pe post de întrerupător pentru controlul curentului prin LED. În acest experiment însă, vom folosi un JFET, îmbunătăţind astfel sensibilitatea circuitului.

Construiţi acest circuit şi atingeţi conductorul liber (cel roşu, conectat la rezistorul de 100 kΩ în diagrama de mai sus) cu mâna. Simpla atingere a acestui conductor va avea mai mult ca sigur un efect asupra stării LED-ului. Acest circuit este un foarte bun senzor pentru electricitate statică! Dacă nu vedeţi niciun efect asupra LED-ului, frecaţi-vă picioarele de un covor şi încercaţi din nou.

Pentru un test mult mai controlat, atingeţi conductorul liber cu o mână şi realizaţi contactul (alternativ) între borna pozitivă (+) şi negativă (-) a bateriei cu degetul de la cealaltă mână. Corpul vostru joacă rolul unui conductor, chiar dacă unul prost, conectând poarta JFET-ului cu terminalul bateriei. Observaţi care terminal produce aprinderea LED-ului şi care stingerea lui. Comparaţi aceste observaţii cu ceea ce aţi citit în volumul de electronică analogică.

Faptul că JFET-ul poate fi pornit şi oprit aşa de uşor (curent de control mic), precum se poate vedea prin experimentul de mai sus, demonstrează amplificarea uriaşă în curent pe care acesta o posedă. În cazul experimentului cu tranzistor, a fost nevoie de o conexiune mult mai „solidă” între baza acestuia şi sursa de tensiune pentru intrarea tranzistorului în conducţie. Nu a fost însă cazul JFET-ului. De fapt, simpla prezenţă a electricităţii statice este suficientă pentru aprinderea şi stingerea acestuia la distanţă.

Dacă vreţi să mai experimentaţi puţin cu acest circuit, luaţi un liniar sau o bucată de plastic şi frecaţi-o de păr. Apropiaţi-o apoi de JFET şi observaţi efectul asupra LED-ului. Prin frecarea liniarului de păr, aţi creat o diferenţă de tensiune statică între liniar şi corpul vostru. Câmpul electric intens produs între aceste două obiecte poate fi detectat cu uşurinţă, de la distanţă, de acest circuit.

Poate vă întrebaţi de ce nu am folosit un rezistor de 560 Ω pentru limitarea curentului prin LED. Răspunsul este că majoritatea JFET-urilor tind să-şi limiteze singure curentul, la un nivel acceptabil pentru LED. Curentul drenei în saturaţie a modelului folosit în acest experiment (2N3819), de exemplu, este între 10 şi 20 mA. Din moment ce majoritatea LED-urilor necesită un curent de 20 mA, prezenţa unui rezistor de limitare în circuitul de faţă este irelevantă.