Qual é a origem da corrente de fuga de um transistor?
Passo 1
O enunciado pergunta “qual é a origem da corrente de fuga de um transistor?”. O conteúdo é eletrônica de dispositivos semicondutores. Para responder, precisamos entender que todo transistor (BJT ou MOSFET) tem junções PN reversamente polarizadas (no off) e materiais isolantes finos (óxido no MOSFET), onde ocorrem dois processos principais: geração térmica de pares elétron–lacuna e tunelamento quântico.
Passo 2
Em qualquer junção PN reversamente polarizada surge uma pequena corrente de saturação reversa, chamada de corrente de geração–recombinação na região de depleção. Nessa região, vibrações térmicas criam pares elétron–lacuna que são “varridos” pelo campo elétrico, originando uma corrente contínua mesmo com tensão reversa.
Passo 3
No transistor bipolar (BJT), a junção base–coletor normalmente fica reversamente polarizada no modo desligado. A corrente de fuga mais conhecida é a
(corrente de coletor gerada com base aberta), que vem dessa geração térmica de portadores na depleção da junção base–coletor. Essa corrente cresce exponencialmente com a temperatura.
Passo 4
No MOSFET desligado, há três contribuições principais de fuga:
- condução sub-limiar (subthreshold leakage): mesmo com
, há difusão de portadores que gera uma corrente exponencialmente pequena; - vazamento de junção dreno-substrato e fonte-substrato, pela geração térmica na depleção dessas junções reversas;
- tunelamento através do óxido de porta (gate oxide leakage): elétrons “túnel” quântico pelo óxido quando este é muito fino.
Resposta
A corrente de fuga de um transistor vem basicamente da geração térmica de portadores na região de depleção das junções PN reversamente polarizadas e, no caso de MOSFETs, também de mecanismos de tunelamento no óxido e de condução sub-limiar do canal.