Меню

Главная
Случайная статья
Настройки
Отрицательное дифференциальное сопротивление
Материал из https://ru.wikipedia.org

(N-тип)
(S-тип)Вольт-амперные характеристики (ВАХ) (зависимости I от ) N-типа (слева) и S-типа (справа) для нелинейных элементов, обладающих отрицательным дифференциальным сопротивлением
Если через отдельные элементы или узлы электрической цепи протекает ток 


Характер изменения 

В общем случае отрицательное внутреннее сопротивление является функцией напряжения (тока) и частоты 


Понятие отрицательного дифференциального сопротивления используют при рассмотрении устойчивости различных радиотехнических цепей. Такое сопротивление может компенсировать некоторую часть потерь в электрической цепи, если его абсолютная величина меньше активного сопротивления; в противоположном случае состояние становится неустойчивым, возможен переход в другое состояние (состояние устойчивого равновесия) (переключение) или возникновение колебаний (генерация). В однородном образце полупроводника в области существования отрицательного дифференциального сопротивления неустойчивость может приводить к разбиению образца на участки сильного и слабого поля (доменная неустойчивость) для характеристики N-типа или шунтированию тока по сечению образца для характеристики S-типа. Типы названы так по форме графика ВАХ, напоминающей буквы N и S.

Элемент цепи с отрицательным сопротивлением называют негатроном[1]. Такие элементы могут иметь различную физическую реализацию.

Содержание

Примеры элементов с отрицательным дифференциальным сопротивлением
  • Электронно-дырочный переход в вырожденных полупроводниках (туннельный диод) имеет вольтамперную характеристику N-типа. Включение его в цепь приводит к возникновению в цепи неустойчивости и генерации колебаний. Амплитуда и частотный спектр колебаний определяются параметрами внешней цепи и нелинейностью вольт-амперной характеристики с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Наличие такого участка позволяет использовать туннельный диод в качестве быстродействующего переключателя.
  • Полупроводники типа GaAs или InP в сильных электрических полях позволяют реализовать характеристику N-типа в объёме материала за счёт зависимости подвижности электронов от напряжённости электрического поля (эффект Ганна). В сильном электрическом поле образец становится неустойчивым, переходит в резко неоднородное состояние — разбивается на области (домены) слабого и сильного поля. Рождение домена (на катоде), его движение по образцу и исчезновение (на аноде) сопровождаются колебаниями тока во внешней цепи, частота которых в простейшем случае определяется длиной образца 
  • В транзисторных и ламповых генераторах электромагнитных колебаний транзистор (лампа) вместе с цепью положительной обратной связи (и источником питания) играет роль отрицательного дифференциального сопротивления, соединённого последовательно с сопротивлением контура, что эквивалентно поступлению энергии в контур. Если абсолютная величина действующего отрицательного внутреннего сопротивления превышает активные потери, происходит самовозбуждение генератора; стационарные колебания соответствуют состоянию, когда активные потери полностью компенсируются за счёт отрицательного внутреннего сопротивления.
  • Газоразрядная лампа имеет отрицательное дифференциальное сопротивление. После зажигания лампы протекающий в ней ток многократно возрастает. Если ток не ограничить, лампа выйдет из строя.


См. также

Примечания
  1. Биберман Л. И. Широкодиапазонные генераторы на негатронах. — М.: Радио и связь, 1982. — 89 с.


Литература
Downgrade Counter