JFET 스위치로 만든 고감도 정전기 검출기

부품 및 재료

• N채널 접합 전계 효과 트랜지스터(JFET) 1개, 예: 2N3819 또는 J309 (Radio Shack #276-2035)
• 6V 배터리 1개
• 100kΩ 저항 1개
• 발광 다이오드(LED) 1개 (Radio Shack #276-026 또는 동등품)
• 플라스틱 빗

구체적 JFET 모델은 유연합니다. P채널 소자도 쓸 수 있지만 N채널이 더 흔합니다.

트랜지스터 핀아웃은 외관이 같은 패키지라도 다를 수 있습니다. 정확한 핀 할당은 데이터시트를 참조하세요. 멀티미터 다이오드 체크 기능으로 핀 정체를 재확인해 배선 오류를 방지하세요.

멀티미터로 JFET 단자 식별하는 자세한 가이드는 Semiconductor Volume III 시리즈 5장을 참조하세요.

참조 자료

Lessons In Electric Circuits, Volume 3, Chapter 5: "Junction Field-Effect Transistors."

학습 목표

• JFET가 온/오프 스위치로 기능하는 원리 이해
• JFET 전류 이득을 바이폴라 트랜지스터와 비교

회로도

 

 

실물 배선도

 

 

실험 방법

이 회로는 앞선 BJT 스위치 실험과 똑같이 구성하되, 바이폴라 소자 대신 JFET를 씁니다. 결과는 훨씬 더 민감한 정전기 검출기가 됩니다.

조립 후 100kΩ 저항에 연결된 자유 선 끝(회로도와 그림의 빨간 선)을 손으로 만지세요. 잠깐 접촉만으로도 LED 상태가 바뀔 것입니다.

더 뚜렷한 효과를 위해 카펫 위를 걸어 정전기를 모은 뒤 선을 만지세요. 변화가 없으면 발을 문질러 전하를 더 높이세요.

통제된 테스트로 한 손으로 자유 선을 만진 상태에서 다른 손 손가락으로 배터리 양극(+)과 음극(–)을 번갈아 터치하세요. 몸이 도체가 되어 JFET 게이트를 배터리 단자 중 하나에 연결합니다.

어떤 단자가 LED를 켜고 어떤 단자가 끄는지 확인하세요. 이 동작을 Semiconductor 볼륨 5장의 JFET 특성과 연관 지어보세요.

JFET가 얼마나 쉽게 스위칭되는지—신체 정전하로 달성 가능한 미세 전압 변화만으로도 게이트 제어가 가능—는 BJT 스위치 대비 우월한 전류 이득 능력을 보여줍니다.

JFET는 정전장에 의해 거리에서 온/오프될 수 있으므로, 플라스틱 빗으로 머리를 빗고 빗을 트랜지스터 근처에 흔들어 보세요. 결과적인 고전압장이 회로에 검출되어 LED에 가시적 영향을 줍니다.

2N3819 같은 많은 소신호 JFET는 드레인 전류(I_DSS)를 약 10mA(최대 20mA)로 자기 제한합니다. 대부분 LED 순방향 정격 전류가 20mA이므로 추가 직렬 저항 불필요; JFET가 자연스럽게 전류를 안전한 수준으로 제한합니다.