Negatiivinen erovastus

Jos virta I kulkee sähköpiirin yksittäisten elementtien tai solmujen läpi ja virran I kasvaessa näiden elementtien jännite V laskee , tällaisten elementtien resistanssia R kutsutaan negatiiviseksi differentiaaliksi .     

I :n ( V ) muutoksen luonne  voidaan havaita virta-jännite-ominaiskäyrässä (CVC) (katso kuva). Radiotekniikan näkökulmasta tällaiset elementit ovat aktiivisia, mahdollistavat virtalähteen energian muuntamisen vaimentamattomiksi värähtelyiksi, ja niitä voidaan käyttää kytkentäpiireissä.

Yleisessä tapauksessa negatiivinen sisäinen vastus on jännitteen (virran) ja taajuuden  ω funktio , eli negatiivisen differentiaalivastuksen käsite säilyttää merkityksensä Fourier-sarjan laajennuksen vastaaville komponenteille :

Negatiivisen differentiaalivastuksen käsitettä käytetään tarkasteltaessa eri radiopiirien stabiilisuutta. Tällainen vastus voi kompensoida osan sähköpiirin häviöistä, jos sen itseisarvo on pienempi kuin aktiivinen vastus ; päinvastoin tila muuttuu epävakaaksi, siirtyminen toiseen tilaan (stabiilin tasapainon tilaan) (kytkentä) tai värähtelyjen esiintyminen (generaatio) on mahdollista. Homogeenisessa puolijohdenäytteessä negatiivisen differentiaaliresistanssin olemassaolon alueella epävakaus voi johtaa näytteen jakautumiseen vahvojen ja heikkojen kenttien alueisiin (alueen epävakaus) N-tyypin ominaisuuden vuoksi tai virran shuntingiin ristin poikki. S-tyypin ominaiskäyrän näytteen osa .

Piirielementtiä, jolla on negatiivinen resistanssi, kutsutaan negatroniksi [1] . Tällaisilla elementeillä voi olla erilaisia ​​fyysisiä toteutuksia.

Esimerkkejä elementeistä, joissa on negatiivinen differentiaalivastus

• Degeneroituneiden puolijohteiden elektroni-reikäliitoksella ( tunnelidiodilla ) on N-tyyppinen virta-jännite-ominaisuus . Sen sisällyttäminen piiriin johtaa epävakauden syntymiseen piirissä ja värähtelyjen syntymiseen. Värähtelyjen amplitudi- ja taajuusspektri määräytyvät ulkoisen piirin parametrien ja negatiivisen differentiaaliresistanssin virta-jännite-ominaisuuden epälineaarisuuden perusteella. Tällaisen osan olemassaolo mahdollistaa tunnelidiodin käytön nopeana kytkimenä.

• Puolijohteet, kuten GaAs tai InP vahvoissa sähkökentissä, mahdollistavat N-tyypin ominaisuuden toteuttamisen suurimmassa osassa materiaalia johtuen elektronien liikkuvuuden riippuvuudesta sähkökentän voimakkuudesta ( Gunnin-ilmiö ). Voimakkaassa sähkökentässä näyte muuttuu epävakaaksi, siirtyy jyrkästi epähomogeeniseen tilaan ja hajoaa heikkojen ja vahvojen kenttien alueiksi (alueiksi). Alueen syntymiseen (katodilla), sen liikkumiseen näytettä pitkin ja katoamiseen (anodilla) liittyy ulkoisen piirin virran värähtelyjä, joiden taajuuden määrää yksinkertaisimmassa tapauksessa näytteen pituus  L ja elektronien ryömintänopeus v  kentässä ( ω ~ v / L ) ja voi saavuttaa ~ 100 Hz .

• Sähkömagneettisten värähtelyjen transistori- ja lamppugeneraattoreissa transistori (lamppu) yhdessä positiivisen takaisinkytkentäpiirin (ja virtalähteen) kanssa toimii negatiivisena differentiaalivastuksena, joka on kytketty sarjaan piirin vastuksen kanssa, mikä vastaa energian virtaus piiriin. Jos tehollisen negatiivisen sisäisen resistanssin itseisarvo ylittää aktiiviset häviöt, generaattori aktivoituu itsestään; stationaariset värähtelyt vastaavat tilaa, jolloin aktiiviset häviöt on täysin kompensoitu negatiivisella sisäisellä resistanssilla.

• Purkauslampussa on negatiivinen erovastus. Kun lamppu on sytytetty, siinä virtaava virta moninkertaistuu. Jos virtaa ei ole rajoitettu, lamppu ei toimi.

Katso myös

• Sisäinen vastus
• Puolijohteet
• Cristadyne vaikutus

Muistiinpanot

1. ↑ Biberman L.I. Laajan alueen generaattorit negatroneille. - M .: Radio ja viestintä, 1982. - 89 s.

Kirjallisuus

1. Bonch-Bruevich AM Radioelektroniikka kokeellisessa fysiikassa.
2. Bonch-Bruevich V. L., Kalashnikov S. G. Puolijohteiden fysiikka.
3. Bening 3. F. Negatiiviset vastukset elektronisissa piireissä. - M. , 1975.