دیود خود-سوییچ شونده (Self-Switching Diode - SSD)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع دیودها (Diode) را در آموزش زیر شرح دادیم :
دیود خود-سوییچ شونده (Self-Switching Diode - SSD) :
دیود خود-سوییچ شونده (Self-Switching Diode - SSD) یک نوع دیود نانوساختار است که بر اساس محصورشدگی جانبی (Lateral Confinement) یک گاز الکترونی دوبعدی (2DEG) در یک کانال نامتقارن کار می کند. این دیودها که اولین بار در سال ۲۰۰۳ معرفی شدند، ساختاری بسیار ساده دارند و می توانند در فرکانس های بالا (تا تراهرتز) به عنوان یکسوساز عمل کنند. آنها پتانسیل بالایی برای کاربردهای الکترونیک تراهرتز دارند.
ساختار SSD شامل یک کانال نیمه هادی (معمولا از جنس GaAs/AlGaAs با 2DEG) است که به شکل L یا V مانند (نامتقارن) حکاکی (Etch) شده است. این شکل نامتقارن باعث می شود که با اعمال ولتاژ، ناحیه تهی (Depletion Region) در سمت باریک کانال گسترش یابد و کانال را مسدود کند، در حالی که در جهت مخالف این اثر کمتر است. این امر منجر به یکسوسازی جریان می شود.
مکانیزم کار: با اعمال ولتاژ مثبت به یک سر کانال، ناحیه تهی در قسمت باریک کانال کوچک می شود و جریان به راحتی عبور می کند. با اعمال ولتاژ منفی، ناحیه تهی گسترش یافته و کانال را مسدود می کند. این رفتار شبیه یک دیود است، اما بدون هیچ پیوند یا سد فیزیکی. سرعت عملکرد آن بسیار بالاست زیرا مبتنی بر حرکت الکترون ها با سرعت بالا در 2DEG است.
پارامترهای مهم SSD عبارتند از: فرکانس قطع (Cutoff Frequency) که می تواند به چند تراهرتز برسد، جریان یکسوسازی، و ولتاژ آستانه. این دیودها ظرفیت خازنی بسیار کمی دارند که برای کاربردهای فرکانس بالا ایده آل است.
کاربرد اصلی SSD در یکسوسازی و آشکارسازی سیگنال های تراهرتز (THz) است. ناحیه تراهرتز (۰.۱ تا ۱۰ تراهرتز) کاربردهای مهمی در تصویربرداری امنیتی، طیف سنجی، و مخابرات بی سیم با سرعت فوق العاده بالا دارد. SSDها به دلیل سادگی ساخت و قابلیت یکپارچه سازی با آنتن، گزینه های جذابی برای این کاربردها هستند.
مزایای SSD نسبت به سایر یکسوسازهای تراهرتز (مانند دیودهای شاتکی) شامل فرآیند ساخت ساده تر (نیاز به لیتوگرافی با وضوح بالا اما بدون نیاز به لایه گذاری های پیچیده) و قابلیت یکپارچه سازی آسان تر است.
چالش های SSD شامل توان خروجی پایین و نیاز به طراحی دقیق ابعاد کانال برای دستیابی به عملکرد مطلوب در فرکانس مورد نظر است. تحقیقات زیادی برای بهینه سازی ساختار و مواد SSD (مانند استفاده از گرافن و دیگر مواد دوبعدی) در حال انجام است.
در نهایت، دیود خود-سوییچ شونده یک قطعه نوظهور و امیدوارکننده برای پر کردن شکاف تراهرتز (THz Gap) در الکترونیک است. این قطعه نشان می دهد که چگونه مهندسی ساختار در مقیاس نانو می تواند خواص الکترونیکی جدیدی ایجاد کند.
