第9节 静电传感器 (修订中)
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零件和材料
- 一个 N 沟道结型场效应晶体管，推荐型号 2N3819 或 J309（Radio Shack 目录 # 276-2035 是型号 2N3819）
- 一节 6 伏电池
- 一个 100 kΩ 电阻器
- 一个发光二极管（Radio Shack 目录号 276-026 或同等产品）
- 塑料梳子
本实验中使用的特定结型场效应晶体管 (opens new window)或 JFET 模型并不重要。P 沟道 JFET 也可以使用，但不如 N 沟道晶体管流行。
请注意，并非所有晶体管都具有相同的端子名称或_引脚排列_，即使它们具有相同的物理外观。这将决定如何将晶体管连接在一起以及如何连接到其他组件，因此请务必查看制造商的规格（组件数据表），该规格可从制造商的网站轻松获得。
请注意，晶体管的封装甚至制造商的数据表都可能显示错误的端子标识图！强烈建议使用万用表的“二极管检查 (opens new window)”功能仔细检查引脚标识。
有关如何使用万用表识别结型场效应晶体管端子的详细信息，请参阅本书系列的半导体卷（卷 III）的第 5 章。
交叉参考 电路课程，第 3 卷，第 5 章：“结场效应晶体管 (opens new window)”
学习目标
- JFET 如何用作开/关开关
- JFET 电流增益与双极晶体管有何不同
原理图，示意图
插图
指示
该实验与之前使用双极结型晶体管 (BJT) 作为开关器件来控制通过 LED 的电流的实验非常相似。在这个实验中，使用_了结型场效应晶体管_，从而显著提高了灵敏度。
构建此电路并用手触摸松散的导线端（原理图和插图中以红色显示的导线，连接到 100 kΩ 电阻器）。简单地触摸这条线可能会对 LED 的状态产生影响。
这个电路是一个很好的静电传感器！如果尚未看到对光线的影响，请尝试在地毯上擦脚，然后触摸电线末端。
要进行更可控的测试，请用一只手触摸电线，然后用另一只手的一根手指交替触摸电池的正极 (+) 和负极 (- 导体 (opens new window)（虽然很差），当你触摸它们时，将 JFET 的栅极端子连接到电池的任一端子。
记下哪个端子使 LED 亮起，哪个端子使 LED 熄灭。尝试将此行为与您在《半导体》卷的第 5 章中读到的有关 JFET 的内容联系起来。
JFET 如此容易地开启和关闭（需要如此少的控制电流）这一事实证明，只需通过您的身体传导控制电流即可实现完全的开启和关闭控制，这表明它具有多么大的电流增益. 在 BJT“开关”实验中，需要在晶体管的栅极端子和电压源之间建立更“牢固”的连接才能将其打开。
JFET 并非如此。事实上，仅仅存在静电就可以在远处打开和关闭它。要进一步试验静电对该电路的影响，请用塑料梳子梳理头发，然后在晶体管附近挥动梳子，观察对 LED 的影响。
用塑料物体梳理头发的动作会在梳子和身体之间产生高静电电压。这两个物体之间产生的强电场应该可以被这个电路从很远的距离检测到！
如果您想知道为什么没有 560 Ω“降压”电阻器来限制通过 LED 的电流，许多小信号 JFET 倾向于将其受控电流自我限制到 LED 可接受的水平。例如，型号 2N3819 的典型饱和漏极电流 (I DSS ) 为 10 mA，最大值为 20 mA。
由于大多数 LED 的额定正向电流为 20 mA，因此无需降压电阻器来限制电路电流：JFET 本身就是这样做的。
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