Was ist negativer Widerstand

Negative Widerstände sind ein Verhalten, bei dem Strom und Spannung umgekehrt proportional zueinander sind. Eine normale Schaltung mit einem Widerstand nach dem Ohmschen Gesetz hat einen Stromabfall, wenn die Spannung abnimmt. Bei negativem Widerstand steigt der Strom bei Spannungsabfall.

Praktisch gibt es nichts als negativen Widerstand. Sein gerechtes Verhalten auf dem VI-Diagramm, wo es eine negative Steigung gibt, und ein Betrieb in diesem Bereich würde Ihnen ein Verhalten mit negativem Widerstand geben.

In diesem Diagramm unten sehen Sie den Bereich, in dem das Element ein negatives Widerstandsverhalten zeigt.

Ich denke, Tunneldioden und einige andere Arten von Dioden zeigen dieses Verhalten.

Um den negativen Widerstand zu verstehen, beginnen Sie damit, was ein Widerstand eigentlich ist. Für jeden normalen (positiven) Widerstand ist dies ein Maß dafür, wie viel Spannung sich über dem Widerstand als Funktion eines bekannten Stroms aufbaut. Genau das beschreibt das Ohmsche Gesetz:

  R = V / Ich

Oder in gängige Einheiten gebracht:

  Ω = V / A

Mit anderen Worten, ein Ohm ist ein Volt pro Ampere. Wenn Sie 1 Ampere durch einen Widerstand leiten und dadurch 3 Volt am Widerstand anliegen, haben Sie einen 3-Ω-Widerstand.

Ein negativer Widerstand ist nicht anders, nur dass das Vorzeichen des Widerstands negativ ist. Wenn Sie 1 Ampere durch einen Widerstand von -3 Ω leiten, erhalten Sie -3 V. Der Grund, warum dies nicht intuitiv klingen mag, ist, dass diese Dinge nicht in der Natur herumsitzen. Ich erinnere mich, dass Professor Gisser im College negativen Widerstand erklärt hat. Abschließend sagte er: „Ich habe ein Glas davon in meinem Büro. Sie können später vorbeikommen und sich welche ansehen, wenn Sie möchten.“ , sah sich dann um, um zu sehen, wer lachte. Überraschenderweise saßen einige mit leeren Blicken da und fragten sich, was so lustig sein könnte.

Um zu verstehen, warum diese Dinge nicht natürlich existieren, betrachten Sie die Kraftübertragung. Leistung in eine Last ist die Spannung über ihr multipliziert mit dem Strom durch sie. Beachten Sie, dass bei einem negativen Widerstand Spannung und Strom entgegengesetzte Vorzeichen haben. Das heißt, wenn Sie eine Spannung an einen negativen Widerstand anlegen, ist die Leistung negativ, was eine andere Art zu sagen ist, dass er Leistung erzeugt und nicht abführt. Wenn Sie -100 Ω über eine 2,2-V-Batterie legen, werden die 22 mA, die fließen, die Batterie aufladen, nicht entladen. Ein negativer Widerstand liefert Strom.

Clevere Schaltungen können negative Widerstände emulieren, die auf einen bestimmten Spannungs- und Strombereich begrenzt sind. Diese Schaltung wird jedoch immer mit Strom versorgt, und was damit verbunden ist, erhält einen Teil dieser Energie.

Es gibt passive Geräte, von denen gesagt wird, dass sie einen negativen Widerstand aufweisen, aber was wirklich vor sich geht, ist, dass die Steigung der Volt als Funktion der Ampere-Kurve in einigen Bereichen negativ ist. Die tatsächliche Größe bleibt immer noch positiv, was eine andere Art zu sagen ist, dass die Kurve Volt als Funktion der Ampere im ersten und dritten Quadranten bleibt (wo das Gerät Strom aufnimmt, anstatt ihn zu liefern). Bestimmte Arten von Dioden und die Basis eines Unijunction-Transistors weisen über einen Teil ihrer V/A-Antwort eine negative Steigung auf. Diese werden manchmal als Geräte mit negativem Widerstand bezeichnet, obwohl sich dies nur auf ihre Steigung über einen begrenzten Bereich bezieht.