Rezistență diferențială negativă

Dacă curentul I trece prin elemente sau noduri individuale ale unui circuit electric și, odată cu creșterea curentului I , tensiunea V scade pe aceste elemente, atunci rezistența R a unor astfel de elemente se numește diferențială negativă .     

Natura modificării în  I ( V ) poate fi observată pe caracteristica curent-tensiune (CVC) (vezi figura). Din punctul de vedere al ingineriei radio, astfel de elemente sunt active, vă permit să convertiți energia sursei de alimentare în oscilații neamortizate și pot fi utilizate în circuitele de comutare.

În cazul general, rezistența internă negativă este o funcție de tensiune (curent) și frecvența  ω , adică conceptul de rezistență diferențială negativă își păstrează semnificația pentru componentele corespunzătoare ale expansiunii seriei Fourier :

Conceptul de rezistență diferențială negativă este utilizat atunci când se ia în considerare stabilitatea diferitelor circuite radio. O astfel de rezistență poate compensa unele dintre pierderile din circuitul electric dacă valoarea sa absolută este mai mică decât rezistența activă ; în cazul opus, starea devine instabilă, este posibilă o tranziție la o altă stare (o stare de echilibru stabil) (comutare) sau apariția oscilațiilor (generare). Într-un eșantion de semiconductor omogen în regiunea de existență a unei rezistențe diferențiale negative, instabilitatea poate duce la o scindare a eșantionului în regiuni de câmpuri puternice și slabe (instabilitatea domeniului) pentru o caracteristică de tip N sau o manevră a curentului pe cruce. secțiunea eșantionului pentru o caracteristică de tip S .

Un element de circuit cu rezistență negativă se numește negatron [1] . Astfel de elemente pot avea implementări fizice diferite.

Exemple de elemente cu rezistență diferențială negativă

• Joncțiunea electron-gaură în semiconductori degenerați ( dioda tunel ) are o caracteristică curent - tensiune de tip N. Includerea sa în circuit duce la apariția instabilității în circuit și la generarea de oscilații. Amplitudinea și spectrul de frecvență al oscilațiilor sunt determinate de parametrii circuitului extern și de neliniaritatea caracteristicii curent-tensiune cu o rezistență diferențială negativă. Prezența unei astfel de secțiuni permite ca dioda tunel să fie folosită ca comutator de mare viteză.

• Semiconductorii precum GaAs sau InP în câmpuri electrice puternice fac posibilă realizarea caracteristicii de tip N în cea mai mare parte a materialului datorită dependenței mobilității electronilor de intensitatea câmpului electric ( efectul Gunn ). Într-un câmp electric puternic, proba devine instabilă, trece într-o stare brusc neomogenă și se desparte în regiuni (domenii) de câmpuri slabe și puternice. Nașterea unui domeniu (la catod), mișcarea acestuia de-a lungul probei și dispariția (la anod) sunt însoțite de oscilații de curent în circuitul extern, a căror frecvență în cel mai simplu caz este determinată de lungimea probei  L și viteza  de deplasare a electronilor v în câmp ( ω ~ v / L ) şi poate ajunge la ~ 100 Hz .

• În generatoarele de tranzistori și lămpi de oscilații electromagnetice, tranzistorul (lampa), împreună cu circuitul de feedback pozitiv (și sursa de alimentare), joacă rolul unei rezistențe diferențiale negative conectate în serie cu rezistența circuitului, care este echivalentă cu fluxul de energie în circuit. Dacă valoarea absolută a rezistenței interne negative efective depășește pierderile active, generatorul se autoexcita; oscilațiile staționare corespund stării în care pierderile active sunt complet compensate de rezistența internă negativă.

• Lampa cu descărcare are o rezistență diferențială negativă. După ce lampa este aprinsă, curentul care curge în ea crește de multe ori. Dacă curentul nu este limitat, lampa se va defecta.

Vezi și

• Rezistență internă
• Semiconductori
• Efectul Cristadyne

Note

1. ↑ Biberman L.I. Generatoare cu gamă largă pe negatroni. - M .: Radio și comunicare, 1982. - 89 p.

Literatură

1. Bonch-Bruevich AM Radioelectronică în fizica experimentală.
2. Bonch-Bruevich V. L., Kalashnikov S. G. Fizica semiconductorilor.
3. Bening 3. F. Rezistenţele negative în circuitele electronice. - M. , 1975.