Capteur d'électricité statique

PIÈCES ET MATÉRIAUX

• Un transistor à effet de champ à jonction canal N, modèles 2N3819 ou J309 recommandé (le catalogue Radio Shack n° 276-2035 est le modèle 2N3819)
• Une batterie 6 volts
• Une résistance de 100 kΩ
• Une diode électroluminescente (catalogue Radio Shack n° 276-026 ou équivalent)
• Peigne en plastique

Le modèle particulier de transistor à effet de champ à jonction, ou JFET, utilisé dans cette expérience n'est pas critique. Les JFET à canal P peuvent également être utilisés, mais ne sont pas aussi populaires que les transistors à canal N.

Attention, tous les transistors ne partagent pas les mêmes désignations de bornes, ou brochages , même s'ils partagent la même apparence physique. Cela dictera la façon dont vous connecterez les transistors entre eux et à d'autres composants, alors assurez-vous de vérifier les spécifications du fabricant (fiche technique des composants), facilement disponibles sur le site Web du fabricant.

Attention, il est possible que le boîtier du transistor et même la fiche technique du fabricant affichent des schémas d'identification des bornes incorrects ! Il est fortement recommandé de vérifier l'identité des broches avec la fonction « contrôle de diode » de votre multimètre.

Pour plus de détails sur la façon d'identifier les bornes des transistors à effet de champ à jonction à l'aide d'un multimètre, consultez le chapitre 5 du volume Semiconductor (volume III) de cette série de livres.

REFERENCES CROISEES Leçons En Circuits Électriques , Volume 3, chapitre 5 :« Transistors à effet de champ à jonction »

OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE

• Comment le JFET est utilisé comme interrupteur marche/arrêt
• En quoi le gain de courant JFET diffère d'un transistor bipolaire

SCHÉMA SCHÉMA

ILLUSTRATION

INSTRUCTIONS

Cette expérience est très similaire à l'expérience précédente utilisant un transistor à jonction bipolaire (BJT) comme dispositif de commutation pour contrôler le courant à travers une LED. Dans cette expérience, un transistor à effet de champ à jonction est utilisé à la place, offrant une sensibilité considérablement améliorée.

Construisez ce circuit et touchez l'extrémité libre du fil (le fil indiqué en rouge sur le schéma et dans l'illustration, connecté à la résistance de 100 kΩ) avec votre main. Le simple fait de toucher ce fil aura probablement un effet sur l'état de la LED.

Ce circuit fait un fin capteur d'électricité statique ! Essayez de frotter vos pieds sur un tapis, puis de toucher l'extrémité du fil si aucun effet sur la lumière n'est encore visible.

Pour un test plus contrôlé, touchez le fil d'une main et touchez alternativement les bornes positive (+) et négative (-) de la batterie avec un doigt de l'autre main. Votre corps agit comme un conducteur (bien que médiocre), connectant la borne de grille du JFET à l'une ou l'autre des bornes de la batterie lorsque vous les touchez.

Notez quelle borne allume la LED et laquelle éteint la LED. Essayez de relier ce comportement à ce que vous avez lu sur les JFET au chapitre 5 du volume Semiconductor.

Le fait qu'un JFET soit allumé et éteint si facilement (nécessitant si peu de courant de contrôle), comme en témoigne le contrôle marche-arrêt complet simplement par la conduction d'un courant de contrôle à travers votre corps, démontre à quel point un gain de courant est important. . Avec l'expérience du « commutateur » BJT, une connexion beaucoup plus « solide » entre la borne de grille du transistor et une source de tension était nécessaire pour l'allumer.

Ce n'est pas le cas avec le JFET. En fait, la simple présence d'électricité statique peut l'allumer et l'éteindre à distance. Pour expérimenter davantage les effets de l'électricité statique sur ce circuit, brossez vos cheveux avec le peigne en plastique, puis agitez le peigne près du transistor, en observant l'effet sur la LED.

L'action de peigner vos cheveux avec un objet en plastique crée une tension statique élevée entre le peigne et votre corps. Le fort champ électrique produit entre ces deux objets doit être détectable par ce circuit à une distance importante !

Au cas où vous vous demanderiez pourquoi il n'y a pas de résistance de « chute » de 560 Ω pour limiter le courant à travers la LED, de nombreux JFET à petit signal ont tendance à auto-limiter leur courant contrôlé à un niveau acceptable par les LED. Le modèle 2N3819, par exemple, a un courant de drain saturé typique (I_DSS ) de 10 mA et un maximum de 20 mA.

Étant donné que la plupart des LED sont évaluées à un courant direct de 20 mA, il n'y a pas besoin d'une résistance de chute pour limiter le courant du circuit :le JFET le fait intrinsèquement.