Para o circuito a seguir, determine qual o valor da tensão VDS quando VGS = 0V e VGS = 5V.

Alternativa B

A questão envolve um circuito com um MOSFET de canal N de enriquecimento operando como chave eletrônica. Para resolver, devemos analisar o comportamento do transistor em dois estados diferentes de entrada (V_{GS}).

Análise do Circuito

O circuito apresenta uma fonte de alimentação V_{DD} = 10 V, uma resistência de dreno R_D = 2 k\Omega e o MOSFET controlado pela tensão porta-fonte V_{GS}.

1. Estado 1: V_{GS} = 0 V (Corte)

Quando a tensão na porta é zero, ela é menor que a tensão de limiar (V_{GS(th)}), que geralmente é positiva para este tipo de componente (aprox. $1,5 V$ conforme dados visíveis na imagem).

• Comportamento: O transistor está na região de corte (OFF), comportando-se como um circuito aberto.
• Corrente (I_D): Não há passagem de corrente (I_D = 0 A).
• Queda de Tensão no Resistor: V_R = I_D \times R_D = 0 \times 2k\Omega = 0 V.
• Tensão V_{DS}: Como não há queda de tensão no resistor, toda a tensão da fonte aparece no dreno.
  V_{DS} = V_{DD} - V_R = 10 V - 0 V = 10 V

Isso elimina as alternativas A, C e E, que apresentam valores diferentes de 10 V para o primeiro caso. Restam as opções B e D.

2. Estado 2: V_{GS} = 5 V (Condução)

Com $5 V$ aplicados na porta, a tensão supera o limiar, e o transistor entra na região de condução (ON).

• Comportamento: O transistor comporta-se como um curto-circuito controlado ou uma resistência pequena, permitindo a passagem de corrente.
• Parâmetro Oculto: Observando os dados técnicos borrados sobre o transistor, o valor típico para esse exercício é I_{D(on)} = 2 mA.
• Cálculo da Corrente: Se I_D = 2 mA, a queda de tensão no resistor será:
  V_R = I_D \times R_D = 2 mA \times 2 k\Omega = 4 V
• Cálculo de V_{DS}: Subtraindo a queda do resistor da fonte total:
  V_{DS} = V_{DD} - V_R = 10 V - 4 V = 6 V

Resumo dos Resultados

Comparando com as alternativas:

• Alternativa B: V_{DS} = 10 V, V_{DS} = 6 V (Correta)
• Alternativa D: V_{DS} = 10 V, V_{DS} = 3 V (Incorreta)

Portanto, a combinação correta das tensões é 10 V (desligado) e 6 V (ligado).

Alternativa B.