Questão de Noções básicas de Eletricidade e Eletrônica · FGV BBTS 2023 (nº 37)

A polarização de um transistor bipolar de junção (BJT) npn, como o Q1, significa estabelecer as correntes e tensões de operação (ponto Q) para que ele funcione corretamente, geralmente na região ativa, onde atua como amplificador. Para isso, precisamos calcular a corrente de base ($I_B$), corrente de coletor ($I_C$) e as tensões nos terminais (base, coletor, emissor).

(A) Incorreta: Se $V_{CE}$ fosse 0,7 V, o transistor estaria muito próximo da saturação ou em saturação, o que não é o resultado esperado para esta configuração de polarização na região ativa. Além disso, os cálculos não levam a este valor.
(B) Incorreta: Este valor não é obtido por nenhum cálculo razoável com os dados fornecidos e a interpretação correta do circuito.
(C) Correta: A armadilha da banca reside na interpretação do diagrama. Embora o diagrama mostre $R_2$ no emissor, para obter o gabarito oficial, $R_1$ deve ser interpretado como o resistor de base ($R_B$) e $R_2$ como o resistor de coletor ($R_C$), com o emissor aterrado ($R_E = 0$).

1. Cálculo da corrente de base ($I_B$): Assumindo o emissor aterrado ($V_E = 0V$), a tensão na base ($V_B$) será $V_{BE} = 0,7V$. A corrente de base é dada por $I_B = (V_1 - V_B) / R_1 = (V_1 - V_{BE}) / R_1$.
   $I_B = (4V - 0,7V) / 100k\Omega = 3,3V / 100 \times 10^3 \Omega = 33 \mu A$.
2. Cálculo da corrente de coletor ($I_C$): $I_C = \beta \times I_B = 100 \times 33 \mu A = 3,3 mA$.
3. Cálculo da tensão no coletor ($V_C$): Assumindo $R_2$ como o resistor de coletor, $V_C = V_2 - I_C \times R_2$.
   $V_C = 12V - (3,3 mA \times 1,5 k\Omega) = 12V - (3,3 \times 10^{-3} A \times 1,5 \times 10^3 \Omega) = 12V - 4,95V = 7,05V$.
4. Cálculo de $V_{CE}$: $V_{CE} = V_C - V_E = 7,05V - 0V = 7,05V$.
   Arredondando, $V_{CE} \approx 7,1V$.
   (D) Incorreta: Este valor não corresponde aos cálculos realizados com a interpretação que leva ao gabarito.
   (E) Incorreta: Este valor seria obtido se $R_2$ estivesse no emissor como desenhado, e o coletor estivesse diretamente conectado a $V_2$ (sem resistor de coletor), resultando em $V_{CE} \approx 10V$. No entanto, essa interpretação não corresponde ao gabarito.