O JFET com parâmetros I_{D S S}=15 \mathrm{~mA} e V_{G S(\text { corte })}=-4 \mathrm{~V} é usado como uma chave em série para controlar a passagem de um sinal de V_{i n}=100 \mathrm{mV} para uma carga de R_{L}=1 \mathrm{k} \Omega. A tensão de controle na porta ( V_{G S} ) alterna entre 0 V (chave LIGADA) e -5 V (chave DESLIGADA). Calcule a tensão na carga ( V_{L} ) para ambos os estados, utilizando as premissas de cálculo especificadas. (R: V_{R l, o f f}=0 V, V_{R l, o n}=78,9 m V )

Passo 1

No enunciado temos um JFET com parâmetros I_{DSS}=15\text{ mA} e V_{GS(\text{corte})}=-4\text{ V} usado como chave em série para controlar um sinal de V_{in}=100\text{ mV} alimentando uma carga R_{L}=1\text{ k}\Omega. A tensão de porta V_{GS} varia entre 0 V (chave ligada) e ‑5 V (chave desligada). Precisamos encontrar a tensão na carga V_{L} nos dois estados, modelando o JFET como circuito aberto no corte e como uma resistência r_{DS(on)} no estado de condução.

Passo 2

Estado DESLIGADO ( V_{GS}=-5\text{ V}): como -5\text{ V}<V_{GS(\text{corte})}=-4\text{ V}, o canal está cortado e a corrente de dreno é nula ( I_D\approx0). Logo a tensão na carga é
V_L = I_D\;R_L = 0\times R_L = 0\text{ V}.

Passo 3

Estado LIGADO ( V_{GS}=0\text{ V}): o JFET conduz com corrente próxima de I_{DSS}. Para pequenos V_{DS} podemos aproximar o canal por uma resistência constante
r_{DS(on)} = \frac{|V_P|}{I_{DSS}},
onde |V_P|=4\text{ V} é o valor absoluto da tensão de pinch-off. Substituindo,
r_{DS(on)} = \frac{4\text{ V}}{15\text{ mA}} \approx 266{,}7\\ \Omega.

Passo 4

Com o modelo de resistência em série, a tensão na carga sai de um divisor de tensão entre r_{DS(on)} e R_L:
V_L = V_{in}\,\frac{R_L}{R_L + r_{DS(on)}} = 100\text{ mV}\times\frac{1000\\ \Omega}{1000\\ \Omega + 266{,}7\\ \Omega} \approx 78{,}9\text{ mV}.

Resposta

Para V_{GS}=0\text{ V} (chave ligada): V_{L}\approx78{,}9\text{ mV}.
Para V_{GS}=-5\text{ V} (chave desligada): V_{L}=0\text{ V}.

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