负阻特性

✍ dations ◷ 2025-12-03 18:45:46 #电子学术语,有机半导体,导电聚合物

负阻特性也称为负微分电阻特性,是指一些电路或电子元件在某特定埠的电流增加时,电压反而减少的特性。一般的电阻在电流增加时,电压也会增加,负阻特性恰好与电阻的特性相反。电压随电流变化的情形可以用微分电阻(differential resistance)r表示:

没有一个单一的电子元件,可以在所有工作范围都呈现负阻特性,不过有些二极管(例如隧道二极管)在特定工作范围下会有负阻特性。 图一用共振隧道二极管说明其负阻特性。有些气体在放电(英语:Gas discharge)时也会出现负阻特性。而一些硫族化物的玻璃、有机半导体及导电聚合物也有类似的负阻特性。负阻元件在电子学中可制作双稳态的切换电路及频率接近微波频率的震荡电路。

右图绘出一个理想负电阻的电流-电压关系,其斜率为负值。而一般电阻的斜率为正值。隧道二极管和耿氏二极管的电流-电压关系图中都有一个区域,其微分电阻为负值。这些元件和电阻一様也有二个端子,不过不是线性元件。单接合面晶体管若和其他元件组合成电路时,也会有负电阻的特性。若要有理想负电阻的特性,电路中需要有主动元件提供能量。因为当电流流过负电阻时,负电阻即为一能量源。

依欧姆定律,电阻二端的电压和电流成正比,其电流-电压关系的图形斜率为正,且会通过原点。理想负电阻其电流-电压关系的图形斜率为负,且会通过原点,因此只在图中的第二和第四象限出现。像隧道二极管之类的元件,其斜率为负的部分未通过原点,因此隧道二极管中没有能量源。

以往研究时有注意到气体放电元件及一些真空管(例如负耗阻性管(英语:dynatron))会有负阻效应。不过实用且有经济效益的元件一直到固态电子技术普及后才出现。典型的负阻抗电路—负阻抗变换器—是由约翰·林维尔(英语:John G. Linvill)在1953年发明。而典型差动电阻为负值的元件—隧道二极管—则是由江崎玲于奈在1958年发明。

隧道二极管有重掺杂的半导体接面,其转换曲线为"N"型,部分区域有负阻特性。真空管也可以设计成有负阻特性。其他有负阻特性的二极管一般会有"S"型转换曲线。当对元件施加偏压,使工作点在负阻区域时,这些元件可以作为放大器,也可以对元件施加偏压,使得在电压变化时,元件可以在二个状态之间快速的切换。

利用由运算放大器组成的负阻抗转换器可以产生负电阻的电路。二个电阻R1及运算放大器构成了一个负回授的非反向型放大器,增益为2。若 Z = R {\displaystyle Z=R} ,假设运算放大器为理想元件,则电路的输入电阻为

电路的输入埠可以视为是一个负电阻。

一般情形下也可以调整 Z {\displaystyle Z} ,使电路产生类似负电容或负电感的特性。

许多振荡电路会使用一埠的负阻元件,例如负耗阻性管、隧道二极管及耿氏二极管等。在振荡电路中,像LC电路、石英晶体谐振器或谐振腔等会和有施加偏压的负阻元件相接。负阻元件可以抵消振荡电路中电阻带来的能量损失,使振荡电路可以持续振荡。这类电路多半是用在微波波长的振荡电路。振荡电路也会使用一些功率扩大元件(如真空管)的负阻.像负耗阻性管振荡器(英语:dynatron oscillator)即为一例。

隧道二极管高度非线性的特性可用在混频器中,隧道混频器若配合偏压,使隧道二极管工作在负阻的区域,隧道混频器的转换增益至少会提高20 dB。

无线电天线设计的领域也会用到负阻的概念,一般会称为负阻抗。天线上常会配合主动元件,再利用一到多个主动元件来产生显著的负阻抗。

负阻抗也可以用来抵消正阻抗的影响,例如抵消电压源中的内阻或是使电流源的内阻变成无限大。此技术已用在电路线的中继器及类似Howland电流源(Howland current source)、Deboo 积分器(Deboo integrator)及负载抵消电路等。

相关

  • 代谢疾病代谢疾病(代谢病)是一种影响人类(或动物)细胞生产能量的障碍,又称为新陈代谢失调症。大部分代谢疾病都是遗传性疾病,而有部分是从饮食、毒素、感染等而有。遗传性的代谢疾病一般
  • 帕博利珠单抗帕博利珠单抗(Pembrolizumab,商品名Keytruda,中文商品名为可瑞达、吉舒达)是用于癌症免疫疗法的人源化PD-1单克隆抗体。FDA批准该药用于治疗黑色素瘤、肺癌、头颈癌、霍奇金淋巴
  • 布鲁克斯县布鲁克斯县(Brooks County, Georgia)是位于美国乔治亚州南部的一个县,南界佛罗里达州。面积1,289平方公里。根据美国2000年人口普查,共有人口16,450人,2005年估计人口为16,327人
  • 普莱西德湖Aerial view of Lake Placid 人普莱西德湖(英语:Lake Placid),又意译为宁静湖或静湖,是美国纽约州艾塞克斯县的阿第伦达克山脉中一个村庄。根据2000年人口普查,普莱西德湖村有2,6
  • 违法SmashRegz违法SmashRegz成立于2008年,团员为吕士轩、张伍、史今。
  • 轩辕之丘轩辕丘为轩辕黄帝的诞生地,在河南新郑市区一带,即今黄水河(古溱水)和双洎河(古洧水)交汇处的高台地上,面积约30多平方公里,其地貌形态东有马陵岗,西有双岭岗,南有黄岗,北有裴李岗,中间似
  • 北陆铁道北陆铁道株式会社(北陆铁道)是一家总部位于石川县金泽市的中小型民营铁路公司,主要在石川县经营铁路和公共汽车 (包括高速巴士和观光巴士)。现时北陆铁道经营两条客运路线。北
  • 黑拇指山坐标:68°25′S 66°53′W / 68.417°S 66.883°W / -68.417; -66.883黑拇指山(英语:Black Thumb)是南极洲的山峰,座标,位于葛拉汉地的法利埃海岸,海拔高度1,190米(3,900英尺),处于罗
  • 旧锁《旧锁》(英语:The Old Lock)是一部1977年的台湾恐怖片,由姚凤磐导演,王钏如、岳阳以及秦梦领衔主演,其故事灵感源自台湾日治时期交通局书记吉村恒次郎与妾合谋的基隆杀妻案。这部
  • 饭冈佳奈子饭冈 佳奈子(日语:飯岡かなこ,英语:Iioka Kanako,1992年5月9日-)或译作饭冈加奈子,她先后以藤原辽子(日语:Ryoko Fujiwara)、饭岛恭子和富美子(ガチん娘)以及森沢かな(森泽佳奈)名义演出。