Отрицательное дифференциальное сопротивление: различия между версиями

Нет описания правки
'''ОтрицательноеОтрица́тельное дифференциальноедифференциа́льное сопротивлениесопротивле́ние'''  — свойство отдельных элементов или узлов электрических цепей, проявляющееся в возникновении на вольтамперной характеристике участка, где напряжение ''V'' уменьшается при увеличении протекающего тока ''I (dV/dl = R < 0)''. C точки зрения радиотехники такие элементы являются активными, позволяющими трансформировать энергию источника питания в незатухающие колебания. Такие элементы можно также использовать в схемах переключения.
 
[[Изображение:Diagram negative resistance.PNG|thumb|Зависимость ''V'' от ''I'' в нелинейном элементе с отрицательным дифференциальным сопротивлением может быть [[N-тип]]а и [[S-тип]]а.]]
 
В общем случае отрицательное внутреннее сопротивление является функцией напряжения (тока) и частоты &omega;ω, то есть понятие ''отрицательного дифференциального сопротивления'' сохраняет смысл для соответствующих Фурье -компонент:
 
: <math>R (\omega) = dV(\omega)/dl(\omega).</math>
 
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 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-тип]]а или шнурованию тока по сечению образца для характеристики [[S-тип]]а.
 
Элемент цепи с отрицательным сопротивлением называют '''негатроном'''<ref>Биберман Л. И. '''Широкодиапазонные генераторы на негатронах.''' – М.: Радио и связь, 1982. – 89 с.</ref>. Эти элементы могут иметь различную физическую реализацию.
== Примеры элементов с отрицателным внутренним сопротивлением ==
 
== Примеры элементов с отрицателнымотрицательным внутренним сопротивлением ==
 
* Электронно-дырочный переход в вырожденных полупроводниках ([[туннельный диод]]) имеет вольтамперную характеристику [[N-тип]]а. 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 ''[[Арсенид галлия|GaAs]]'' или ''[[Фосфид индия|InP]]'' в сильных электрических полях позволяют реализовать характеристику [[N-тип]]а в объёме материала за счёт зависимости подвижности электронов от напряжённости электрического поля ([[эффект Ганка]]). 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 нопо образцу и исчезновение домена (на аноде) сопровождаются колебаниями тока во внешней цепи, частота которых в простейшем случае определяется длиной образца ''L'' и скоростью ''v'' дрейфа электронов в поле (ω''&omega; ~ v/L'') и может достигать ~ 100 ГГц.
 
* В транзисторных и ламповых [[генератор тока|генераторах электромагнитных колебаний]] транзистор (лампа) вместе ес цепью положительной [[обратная связь|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.
 
== См. также ==
 
== Литература ==
<references />
* Бонч-Бруевич А.  М.  '''Радиоэлектроника в экспериментальной физике.'''
* Бонч-Брусевич В.л Л., Калашников С.  Г.  '''Физика полупроводников.'''
* Филинюк Н. '''[http://n-t.ru/tp/in/nt.htm Негатроника. Исторический обзор]'''
 
[[Категория:Радиоэлектроника]]