(57)【要約】【課題】静電気が帯電しているのを検出して点灯する静電気検出器に関し、外形構造が簡単で高感度な、静電気検出器を提供する。【解決手段】電界効果トランジスター（ＦＥＴ）のゲート電圧による静電気検出を行う静電気検出器回路に於いて、ＦＥＴのゲートに接続された検出電極を帯電誘電体で覆い、電極部を外部に露出することなく、かつ検出器の底部接地面との間に静電容量を効果的に持たすために、接地面に対向した電極を配置したことを特徴とする静電気検出器。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
電界効果トランジスター（ＦＥＴ）のゲート電圧による静電気検出を行う静電気検出器に於いて、ＦＥＴのゲートに接続された検出電極を含む回路が帯電誘電体で覆われていることを特徴とする静電気検出器。
【請求項２】
静電気検出器に於いて、ＦＥＴのゲートに接続された検出電極が帯電誘電体で覆われ検出器の底部の外部接地面との間に静電容量を効果的に持たす為の外部接地面と平行対面した電極を配置したことを特徴とする静電気検出器。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本考案は電界効果トランジスターを使用した静電気検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  静電気検出測定器は静電気の絶対量検出の原理に基づく機械式チョッパー検出方式など高価な機器となるが、単に静電気の有無を検出するだけならば、理科実験で使用されている箔検電器があり、または電界効果トランジスターのゲートが高インピーダンスであることを利用した検出回路が既成事実として存在する。
【特許文献】  特開平１１−３５２１７０
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】  電界効果トランジスター使用の簡易静電気検出器の動作原理は、静電気誘導の電界効果トランジスターのゲート電荷電圧により電界効果トランジスターのソース，ドレイン間抵抗が低くなり電流が流れるか否かを利用したものである。このときの電界効果トランジスターのゲート電荷電圧はソースまたはドレイン電圧を基準とした相対電圧である。一般的には参考特許文献特開平１１−３５２１７０でも示しているように電界効果トランジスターのソースまたはドレインは電源及び検出表示部品が接続されて対接地面との容量は必然的に多くなり、これらを接地基準電圧０として扱い理論づけている。これにより静電気検知はゲート回路のみとなる。これは静電気検出器に静電気を帯電させた樹脂などを近づけて検知させる静電誘導検知機能のみに留まる。本発明は静電気検知機能を静電誘導検知機能に加えて検出器自体を帯電誘電体で囲み、帯電誘電体を外部から衣服等の材料で摩擦させ自己帯電をさせることもできるのが特徴である。これは摩擦による静電気発生が摩擦材料の違いによって差ができるのを簡単に体験させる教材にもなる。自己帯電検知は電極が検出器本体より外部に露出した方式では不可能であるのを改善するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  小学生でも操作ができる簡単な静電気の検出を検討した結果本考案を完成するに至った。即ち、本考案は電界効果トランジスター（ＦＥＴ）のゲート電圧による静電気検出を行う静電気検出器に於いて、ＦＥＴのゲートに接続された検出電極を含む回路が帯電誘電体で覆われていることを特徴とする静電気検出器を提供するものである。さらに本考案は静電気検出器に於いて、ＦＥＴのゲートに接続された検出電極が帯電誘電体で覆われ検出器の底部の外部接地面との間に静電容量を効果的に持たす為の外部接地面と平行対面した電極を配置したことを特徴とする静電気検出器を提供するにある。
【考案の効果】
【０００５】  静電気検出器の検出電極が、帯電誘電体で囲まれたケース内部に配置することで外形構造が、例えば単純な円筒形等で構成されるので、従来のものとは比較にならない程度の扱いが安全で、且つ破損事故にもならない静電検出器に仕上げる事ができる。
これによって小学生にも扱えるものとなり、理科教育にも体験できる教材としても寄与することが可能である。また簡単な回路と構造であるので、小学生でも組み立てることができる工作教材にも役立つ。またこれとは別に下部検出電極に接する検出器下部帯電誘電体を衣服または毛髪その他で摩擦することで、静電気を発生させ帯電させる事が出来る。ケース材質が帯電誘電体のため、ケース自身を衣服などで摩擦して、誰にでも簡単に静電気を起こし帯電させて発光ダイオードの、発光を楽しむことも可能で、玩具となりうる所以でもある。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００６】  図１は静電気検出器内部を示す断面図であり図２はこの静電気検出器の内部配線と設置した状態の等価回路図を示し、図中１は検出電極、２は電極接続線、３は電界効果トランジスターのゲート接続点を示す。静電気検出器はＨＤＰＥのようなプラスチックを代表とする帯電誘電体ケースで囲まれた内部に、電界効果トランジスターＦＥＴのソース及びドレインに接続された発光ダイオードＬＥＤと電源となる乾電池Ｂを、接続配線してコンパクトにまとめ上部に配置する。また下部には検出電極１を配置して、電界効果トランジスターのゲートに電極接続線２によって接続点３で接続する。検出電極は静電気検出器の底部に配置してケースを構成する帯電誘電体８を介して置かれた状態で、置かれた面を接地面９とした対向電極とから蓄電器（コンデンサー）Ｃｇを構成する。この蓄電器の静電容量Ｃｇは、ε：ケース下部の帯電誘電体の誘電率Ａ：検出電極の接地面対向面積ｔ：ケース下部の帯電誘電体の厚みとすれば、Ｃ∝εＡ／ｔで表すことができる。対向面積を多くとり、誘電率が高く薄い誘電体を電極間に配置すると形成される静電容量は大きくとれる。一方下部検出電極から物理的距離Ｓだけ上部に離れた位置に電界効果トランジスターのソース，ドレインに発光ダイオード、電池、をコンパクトに接続配線したソース配線群を設ける。これによってソース配線群と接地面の浮遊静電容量は、前記検出電極による静電容量より物理的な位置関係から少なくなる。静電気検出は、ソース配線群と電界効果トランジスターのゲートに接続された静電検知電極部分のゲート配線群の相対差電圧によって、電界効果トランジスターのソース，ドレイン間が導通状態となり発光ダイオードが点灯作動するのでソース配線群でも静電気は検知可能となりうる。いま静電検出器ケースの外部に帯電した物体を近づけることを仮定する時に、電界効果トランジスターのゲート配線群とソース配線群が物理的距離なく略同一位置に配置され、ゲート配線群とソース配線群の接地面間の静電容量が同じと仮定すれば、帯電物体の影響はゲートとソースが同一影響を受けてゲートとソースの電圧差がなく、検出動作が弱く低検出感度となる。帯電体の近づいた時の検出感度を高めるために、本発明はソース配線群とゲート配線群を、故意に距離をとってソース配線群と接地面との間で生じる浮遊静電容量Ｃｓは小さく、且つ設置状態に於いて検出電極と接地面との間で構成される静電容量Ｃｇを大きく取れるように検出電極面積と誘電率を考慮して配置した。これにより接地間静電容量は、ケース上部分のソース配線群とゲート配線群との静電容量差は大きく、外部の帯電物体からの誘起電圧はソース配線群とゲート配線群との静電容量差で分圧されるのでゲート配線群は誘起電圧が低く、ソース配線群は誘起電圧が高くなって、各電圧差が大きくなり静電気検出感度を高めることが可能となる。Ｃｓ《Ｃｇが誘起電圧差を大きくさせる関係である。市販の空き３５ｍｍフィルムケースを利用すれば、最良の形態となる。３５ｍｍフィルムケース材質は主にＨＤＰＥ（Ｈｉｇｈ  ｄｅｎｓｉｔｙ  ｐｏｌｙｅｔｈｙ  ｌｅｎｅ）高密度ポリエチレンが使用されており、帯電誘電体としては最適に近い材質である。これを使用して図１の如く内部配置をすることにより、検出電極等の突起物が出ない、高感度静電検出器を構成させる。
【実施例】
【０００７】  図１の概略断面図の如く、実際にフィルムケースを利用して、５φ赤色発光ダイオード、リチュームイオンボタン電池ＶＬ２０２０、電界効果トランジスター２ＳＫ２９９８、２８φ検出電極を使用して良好な動作を得ている。
【産業上での実施の可能性】
【０００８】  この発明による静電気検出器は、各種の生産工程において部品または半製品の静電気帯電があるか否かを、簡単に判別できる。また小型可搬に構成できるのと相まって場所を選ばず、幅広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施例を示す断面図である。
【図２】この発明の実施例の等価回路である。
【符号の説明】
【００１０】１          検出電極
２          電極接続線
３          電界効果トランジスターのゲート接続点
４          発光ダイオードＬＥＤ
５          検出器ケース蓋
６          電池
７          電界効果トランジスター（ＦＥＴ）
８          帯電誘電体（検出器ケース）
９          接地面（設置面）
Ｂ          発光電源となる電池
ＦＥＴ      電界効果トランジスター
ＬＥＤ      発光ダイオード
Ｃｓ        ソース配線群と接地面との浮遊静電容量
Ｓ          ソース配線群とゲート配線群との距離
Ｃｇ        検出器ケースをはさんだ検知電極と接地面との静電容量
【図１】
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【図２】
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