Détecteur d'électricité statique sensible utilisant un interrupteur JFET

Pièces et Matériaux

• Un transistor à effet de champ à jonction (JFET) N-canal, tel que 2N3819 ou J309 (Radio Shack #276-2035).
• Une pile 6 V.
• Une résistance 100 kΩ.
• Une diode électroluminescente (LED) (Radio Shack #276-026 ou équivalent).
• Peigne en plastique.

Le modèle spécifique de JFET est flexible ; des dispositifs P-canal peuvent également être utilisés, bien que les transistors N-canal soient plus courants.

Les configurations de broches des transistors varient même parmi des boîtiers visuellement identiques. Consultez toujours la fiche technique pour les affectations de broches précises. Vérifiez les identités des broches avec la fonction diode-test d'un multimètre pour éviter les erreurs de câblage.

Pour des conseils détaillés sur l'identification des bornes JFET avec un multimètre, voir le chapitre 5 de la série Semiconductor Volume III.

Références Croisées

Lessons In Electric Circuits, Volume 3, Chapitre 5 : « Transistors à effet de champ à jonction ».

Objectifs d'Apprentissage

• Comprendre comment un JFET fonctionne comme un interrupteur marche/arrêt.
• Comparer le gain de courant du JFET avec celui d'un transistor bipolaire.

Schéma Électrique

 

 

Illustration

 

 

Instructions

La construction de ce circuit est simple, reprenant l'expérience d'interrupteur BJT précédente mais en remplaçant le dispositif bipolaire par un JFET. Le résultat est un détecteur d'électricité statique beaucoup plus sensible.

Après l'assemblage, touchez l'extrémité libre du fil (le fil rouge dans le schéma et l'illustration) qui est connecté à la résistance 100 kΩ avec votre main. Même une brève touche devrait modifier l'état de la LED.

Pour un effet plus prononcé, marchez sur un tapis pour accumuler une charge statique, puis touchez le fil. Si aucun changement ne se produit, frottez doucement vos pieds pour augmenter la charge.

Un test contrôlé consiste à toucher le fil avec une main tout en tapotant alternativement les bornes positive (+) et négative (–) de la pile avec un doigt de l'autre main. Votre corps sert de conducteur, reliant la grille du JFET à l'une des bornes de la pile au fur et à mesure que vous changez de contact.

Notez quelle borne allume la LED et laquelle l'éteint. Reliez ce comportement aux caractéristiques du JFET discutées au chapitre 5 du volume Semiconductor.

La facilité avec laquelle un JFET peut être commuté — ne nécessitant qu'un courant de contrôle minimal — met en évidence sa capacité de gain de courant supérieure par rapport à l'interrupteur BJT. La grille du JFET ne nécessite qu'un minuscule changement de tension, souvent réalisable grâce à la charge statique de votre corps.

Puisque les JFET peuvent être allumés et éteints à distance par des champs statiques, essayez de brosser vos cheveux avec un peigne en plastique et d'agiter le peigne près du transistor. Le champ haute tension résultant devrait être détecté par le circuit, affectant visiblement la LED.

De nombreux JFET de petit signal, comme le 2N3819, auto-limitent le courant de drain (I_DSS) à environ 10 mA (max 20 mA). Comme la plupart des LED sont nominales pour un courant direct de 20 mA, aucune résistance en série supplémentaire n'est nécessaire ; le JFET limite naturellement le courant à un niveau sûr.