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JFET 静电检测器:超高灵敏度开关应用

零件与材料

JFET 型号灵活;P 沟道器件亦可用,但 N 沟道更常见。

晶体管引脚排列即使外观相同也可能不同。务必查阅数据手册确认准确引脚分配。用万用表二极管测试功能复核引脚身份,避免接线错误。

关于用万用表识别 JFET 端子详细指导,见《半导体第三卷》第五章。

参考文献

《电路课程》第三卷,第五章:"Junction Field-Effect Transistors"(结型场效应晶体管)

学习目标

原理图

 

JFET 静电检测器:超高灵敏度开关应用

 

实物接线图

 

JFET 静电检测器:超高灵敏度开关应用

 

实验步骤

搭建电路简单,镜像早前 BJT 开关实验但将双极器件替换为 JFET。结果是灵敏度远超前者的静电检测器。

组装后,用手触碰连接 100kΩ 电阻的自由导线端(原理图和实物图中红线)。即使短暂触碰也应改变 LED 状态。

为获更显著效果,在地毯上行走积累静电荷,再触碰导线。若无变化,轻摩擦脚部增加电荷量。

受控测试:一手触碰导线,另一手手指轮流轻触电池正(+)和负(–)极。人体作导体,随切换接触将 JFET 栅极连至电池任一端子。

记录哪端子开 LED、哪端子关 LED。结合《半导体第三卷》第五章 JFET 特性理解此行为。

JFET 极易切换——仅需极微控制电流——凸显其相对 BJT 开关的优越电流增益。JFET 栅极仅需微小电压变化,常可通过人体静电荷实现。

因 JFET 可被远距离静电场开关,尝试用塑料梳梳头后在晶体管附近挥动。产生的高压场应被电路探测,可见影响 LED。

许多小信号 JFET(如 2N3819)将漏极电流(IDSS)自限至约 10mA(最大 20mA)。因多数 LED 额定正向电流 20mA,无需额外串联电阻;JFET 自然将电流限制在安全水平。

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