電路理念/負微分電阻
電路理念： 使恆壓和恆流非線性電阻過度工作。
你嘗試過多少次理解什麼是負微分電阻（NDR）？在瀏覽了大量的網路資源後，你可能已經知道負微分電阻的IV曲線具有負斜率，電流是電壓的遞減函式，它可以補償電阻損耗，可以放大，等等。但你可能需要比這些枯燥的事實更多的東西；你很可能想知道這種奇怪的元件為什麼以及如何做到這一點... 僅僅因為你是一個理性的生物，而不是一臺電腦...
在這個激動人心的電路故事中，你將找到問題的答案。你將最終了解關於負微分電阻現象及其驚人表現的簡單真相... 你將看到這裡沒有任何神秘... 更重要的是，這個故事不僅僅是關於負微分電阻的；它是一個關於所有型別非線性電阻的故事...
負微分電阻與真正的負電阻密切相關。為了看到它們之間的密切聯絡，這兩個故事中都放置了許多相互連結。
如果我們增加透過普通歐姆電阻的電壓，流過它的電流將根據歐姆定律（IOUT = VIN/R）成比例增加。同樣，如果我們增加透過電阻的電流，它兩端的電壓也會增加（VOUT = IIN.R）。因此電壓和電流的變化方向相同。但是有一些神秘的雙端電子元件（負微分電阻，簡稱為NDR），在其IV曲線的中間部分表現出完全相反的行為 - 它們兩端的電壓和流過它們的電流變化方向相反。其中一些 - 氖燈、閘流體，具有S型IV曲線，而另一些 - 隧道、岡恩和拉姆達二極體，具有N型IV曲線（參見上面的圖片）。
通常的做法是將負微分電阻的IV曲線顯示為最終的S型或N型，並簡單地說中間部分具有負斜率。但為了深入理解這一現象，我們需要知道這條曲線的這部分是如何以及為什麼向左傾斜的，負微分電阻是如何做到這一點的，這種奇怪的行為有什麼用處... 簡而言之，NDR現象的秘密是什麼...
儘管負微分電阻看起來像是一個神秘的現象，但實際上它基於一個極其簡單、清晰和直觀的技巧——在這裡被髮揮到極致的偉大的*動態化*思想。負微分電阻不過是一種“自變”的動態電阻，其瞬時（歐姆，弦）電阻會根據流過電阻的電流或施加在其兩端的電壓而發生極大變化。因此，*負微分電阻實際上是一個過動態電阻*。[1]
負微分電阻是動態的，但仍然是正電阻。它們在 IV 曲線的三個部分（位於第一或第三象限）具有不同型別的電阻——在末端部分為“正”，在中間部分為負。這三個部分形成了完整的 IV 曲線，根據 NDR 在中間部分的行為，可以是 S 形或 N 形。當輸入量（無論電流還是電壓）增加時，S 形 NDR *減小*，而 N 形 NDR *增加*其瞬時電阻。
根據負微分電阻與輸入源的“正”電阻之間的比例，兩種負電阻都可以工作在線性模式或雙穩態模式下。當工作線上性模式時，它們在負電阻區域*逐漸*改變其瞬時電阻，而在雙穩態模式下，它們*突然*改變（跳過它）。
兩種 NDR 中的每一種都可以由電壓和電流驅動。為了線上性模式下工作，S 形 NDR 必須由電流驅動，而 N 形 NDR 必須由電壓驅動；反之，為了在雙穩態模式下工作，S 形 NDR 必須由電壓驅動，而 N 形 NDR 必須由電流驅動。因此，與廣泛流傳但誤導性的觀點相反，沒有特定的*電流控制*和*電壓控制*負電阻——只有 S 形和 N 形 NDR，它們都可以是*電流*和*電壓*控制的。
在中間負電阻區域，負微分電阻表現為雙端*有源元件*（如電晶體）。它們不能獨立使用；它們需要連線額外的電源。因此，負微分電阻和電源的組合可以被認為是另一種型別的真正的負電阻（真正的負電阻的另一種型別是恆定“正”電阻和可變電壓源的組合）。從另一個角度來看，這種組合可以被認為是一個具有負內阻的電源。通常的做法是將負微分電阻視為真正的負電阻，並隱式地假設存在電源。
如何產生負微分電阻（與NR相比）
[edit | edit source]如何揭示 NDR 的秘密
[edit | edit source]我們，電路構思者：)，知道關於電路現象的真相隱藏在從簡單到複雜電路的轉變中（在電路演化中），而不是最終的完美電路解決方案中。因此，揭示 NDR 現象的最佳方法是展示負微分電阻從普通歐姆電阻到複雜的負電阻的變形，展示裸歐姆電阻的演變……根據這個想法，我們可以首先透過按照以下順序的典型電阻序列揭示 S 形負電阻的秘密：高歐姆 > 降低 > 歸零 > S 形 NDR。然後，我們可以透過類似的典型電阻序列揭示對偶 N 形負電阻的秘密——低歐姆 > 升高 > 無限 > N 形 NDR。為了視覺化電阻演變，我們將逐步繪製蹺蹺板 NDR IV 曲線的特定段，並解釋它們是如何得到的。請注意，它們是直線，儘管整個 IV 曲線表示非線性電阻。
S 形負微分電阻（與S 形 NR相比）
[edit | edit source]（這些元件通常被稱為“電流控制負電阻”——CCNR，儘管它們也可以由電壓控制）
尋找基本的 S 形 NDR 思想
[edit | edit source]在我們的日常生活中，我們可以看到這種安排的許多例子（類比），在那裡我們在實現目標時遇到了一些阻力，而有人在不知不覺中幫助了我們。結果，出現了一種“壓力”或“流量”。一個很好的例子可以是管道類比，你控制主要水龍頭，我控制水槽水龍頭。這樣你就控制了水流或壓力，而我控制了水阻的大小。
模擬 S 形 NDR 的設定
[edit | edit source]要了解這些奇怪的電子裝置是如何實現這些神奇效果的（*當電壓增加時，電流減少*或*當電流增加時，電壓減少*），最好的方法是把自己放到它們的位置，開始執行它們的功能，透過同理心來*模擬*它們的行為。NDR 到底做了什麼？它只是根據輸入變數（電壓或電流）以某種確定的方式改變其瞬時歐姆電阻。那麼我們如何模擬它呢？當然，簡單地使用一個簡單的可變電阻（變阻器）——圖 1 和圖 6。讓我們把它當作一個有趣的遊戲：你將控制輸入電流源；我將控制變阻器（你是電源，我是負載：）。因此，我和變阻器組合起來形成一個“人工控制”的負微分電阻，你驅動它。
要檢視負電阻 IV 曲線中的負電阻區域，它們必須工作在線性模式下（你稍後將瞭解這意味著什麼）。為此，我們必須用電流源為 S 形負電阻供電；你將在下面理解為什麼。否則，它們將在更奇特的雙穩態模式下工作。
如果我們認為兩個元件上的電壓相同，流過它們的電流也相同，那麼我們可以在圖形上呈現圖 1 所示的簡單電路（電源連線到負載）的電路操作。為此，我們必須將它們在同一個座標系上疊加其 IV 曲線：可變電阻的 IV 曲線是一條從座標原點開始的直線，其斜率取決於瞬時電阻；輸入電流源的 IV 曲線是一條從 X 軸平移的水平線。交點 A（又名*工作*點）表示電流 IA 和電壓 VA 的瞬時幅度。
現在，在電阻 R 上連線一個電壓表，並在其串聯連線一個電流表，以監控電壓和電流。準備好了嗎？讓我們開始“遊戲”吧！
模擬 N 形 NDR 的設定（在下面）
模擬 S 形真負電阻的設定
我們如何實現降低的、零的和負的微分電阻：起點）
高歐姆電阻
[edit | edit source]
在日常生活中，當施加某種“流量”並遇到恆定的高阻力時，獲得的“壓力”與我們的努力成正比。例如，想象一下，在我的管道類比中，我稍微打開了水槽水龍頭；因此，如果你開始越來越開啟主水龍頭以增加水流，水壓開始快速增加，並且與水流成正比。
根據這種生活情況，一開始，我把可變電阻的滑塊設定在末端位置（最高電阻 R），你開始連續增加輸入電流 IIN。結果，在電阻 R 上出現了電壓降 VOUT。根據歐姆定律，它與透過電阻的電流成正比 - VOUT = R.IIN。注意電壓只取決於電流，歐姆定律方程是一個變數的函式。
在圖形表示（圖 2）中，當改變輸入電流源的電流 IIN 時，它的（你的）IV 曲線垂直移動，保持平行於自身。結果，工作點 A 沿著歐姆電阻 R 的 IV 曲線從點 0 滑動到點 1，這是一個直線。R IV 曲線的斜率在圖形上表示歐姆電阻 R 的值。它是一個“靜態”的、恆定的、穩定的電阻，因為它不依賴於工作點 A 的位置。
N 形負微分電阻：第 1-2 節（低歐姆電阻） - 下面
S 形真負電阻：第 0-1 節（高正電阻）
我們如何實現降低、零和負電阻：研究普通電阻
但生活中有很多情況，當我們實現目的時，相反的阻礙會發生變化。想象一下，我們的對手錶現不穩定，並降低（對我們來說是隱蔽的）他/她的初始高阻力。結果，我們產生了阻力降低的錯覺；“壓力”也隨之降低。例如，在管道類比中，如果我開始逐漸開啟水槽龍頭，當你開啟主龍頭來增加水流時，水壓會增加得更慢，你會感覺到水的阻力降低了。但這是一種錯覺，因為它並不僅僅是降低了；它是在降低。
現在讓我們將這個巧妙的動態技巧應用到以這種奇特的方式虛擬降低電阻 R 上。想象一下，當你到達點 1（圖 3）時，我決定在整個第 1-2 節中幫助你。為此，我開始稍微移動滑塊，以逐漸降低可變電阻的電阻。結果，電壓開始同時取決於電流和電阻。歐姆定律方程變成了兩個變數的函式 - VOUT = IIN1.RIN2。
這是一個簡單而巧妙的動態技巧 - 如果輸入電流 IIN1 增加，電阻 RIN2 稍微降低，它們的乘積 VOUT 緩慢增加！你會有電阻 R 已經永久降低的錯覺，但實際上，它正在不斷降低，你看到了新的、更低的動態（微分）電阻 dR1 < R。“靜態”電阻 R 被轉換成一個更小的微分電阻 dR1。“壞”穩壓二極體和普通二極體具有這種特性。
現在看一下圖片（圖 3），以更直觀的方式看到這個技巧。當你從點 1 增加輸入電流 IIN 到點 2 時，它的 IV 曲線向上移動，保持平行於自身。但同時，我降低電阻 R，它的 IV 曲線逆時針旋轉。結果，工作點 A 沿著新的更垂直的 IV 曲線滑動，這條曲線表示新的動態電阻 dR1 < R。
總的來說，這條彎曲的 IV 曲線表示非線性電阻，但請注意，第 1-2 段是一條直線，它類似於普通的歐姆電阻。只看曲線的一部分，你可能會產生錯覺，以為你在研究一個歐姆電阻。但如果你看整個曲線，你會注意到線的延續沒有穿過座標原點；所以這不是一個歐姆電阻...
N 形負微分電阻：第 1-2 節（虛擬增加電阻） - 下面
S 形真負電阻：第 1-2 節（虛擬降低電阻）
我們如何實現降低、零和負電阻：稍微改變電阻
現在想象一下，上面的動態思想得到了改進，使得我們的對手降低（再次對我們來說是隱蔽的）他/她的阻力，以至於我們在實現目標時沒有遇到任何阻礙。結果令人驚歎：我們產生了阻力消失的錯覺，我們在沒有任何努力的情況下實現了目標，並且“壓力”保持不變！我們在管道類比中可以看到這種情況。在這個區域，你繼續開啟主龍頭，但現在我以相同的變化率開啟水槽龍頭。多麼簡單而巧妙的想法——只需以相同的速率但以不同的方向改變流量和阻力！結果是一樣的——壓力保持不變，你感覺不到有任何阻礙！
然後讓我們用這個技巧來虛擬地歸零電阻 R。現在想象一下，當你到達點 2（圖 4）時，我開始以足夠快的速度移動滑塊，從而大大降低可變電阻的電阻 R，以至於在歐姆定律（VOUT = IIN1.RIN2）中，當輸入電流 IIN1 增加時，電阻 RIN2 以相同的變化率降低，它們的乘積 VOUT 保持不變。你感覺不到任何電阻，並且輸入電流源被短路了。多麼棒的想法！我們做了一個恆壓非線性電阻（一個穩壓器）。各種各樣的二極體（穩壓二極體，LED 等）、壓敏電阻 以及一些帶有並聯負反饋的電路（有源二極體、有源穩壓二極體等）以這種方式工作。
在圖形表示（圖 4）中，當你從點 2 增加輸入電流 IIN 到點 3 時，它的 IV 曲線像以前一樣向上移動。但我同時以足夠快的速度降低電阻 R；所以，它的 IV 曲線以足夠快的速度逆時針旋轉。結果，工作點 A 從點 2 向上滑動到點 3，沿著新動態電阻 dR2 = 0 的垂直 IV 曲線。
N 形負微分電阻：第 2-3 節（虛擬無窮電阻） - 下面
S 形真負電阻：第 2-3 節（虛擬歸零電阻）
我們如何實現降低、零和負電阻：精確改變電阻
最後，想象一下動態思想被極大地加強，以至於我們的對手過分降低了他的阻力，比需要的要多很多倍。結果相當出乎意料和令人驚訝——我們增加了努力，但“壓力”沒有增加或保持不變；相反，想象一下它甚至降低了！在管道類比中，你正在開啟主龍頭，但我在以更高的變化率開啟水槽龍頭。多麼神奇的技巧——比輸入水流更大幅度地改變阻力，你會看到水壓下降而不是上升！
如果我們將這個想法付諸實踐，我們將設法將普通的“正”電阻 R 轉換為負微分電阻。實際上，這意味著讓恆壓非線性電阻過度工作，在改變電阻時走得太遠。好吧，讓我們來做吧。當你到達點 3（圖 5）時，我開始以極快的速度移動滑塊，從而極大地降低可變電阻的電阻 R。歐姆定律（VOUT = IIN1.RIN2）現在變得非常有趣——輸入電流 IIN1 增加，但電阻 RIN2 更快地降低，它們的乘積 VOUT 降低！多麼神奇！你增加了輸入變數（電流），但輸出變數（電壓）卻降低了！？！
打個比方，兩個輸入變數（電流和電阻）相互“對抗”，努力以相反的方向改變輸出變數（電壓）。有三種情況：第一個變數占主導地位；兩個變數相互補償；第二個變數占主導地位。首先，如果電阻變化率小於電流變化率，電壓只會降低其變化率，但會繼續增加。然後，如果兩個速率相等，電壓根本不會改變。現在電阻變化率大於電流變化率；因此，電壓開始降低。在電子學中，閘流體 和 霓虹燈 以這種方式工作（在其 IV 曲線的一部分）。
如果你足夠細心，你可以看到它與前一步的聯絡，將負微分電阻視為“過度工作的”恆壓非線性電阻。
在圖形表示中（圖 5），當您將輸入電流 IIN 從點 3 增加到點 4 時，其 IV 曲線像往常一樣向上移動。但現在，當您同時以極快的速度減小電阻 R 時，其 IV 曲線以極快的速度逆時針旋轉。結果，工作點 A 從點 3 向上滑動到點 4，經過新的負微分電阻 dR3 < 0 的 IV 曲線。它向左傾斜（摺疊）並且具有負斜率。
N 型負微分電阻：第 3-4 節（“增加”負微分電阻） - 下面
S 型真負電阻：第 3-4 節（“反轉正”電阻）
如何使電阻降低、為零和為負：大幅改變電阻
不幸的是，世界上沒有無限的東西：因此，在點 4（圖 5），我們已經消耗了很大一部分初始電阻，並且開始減慢變化速度。因此，我們可以再次創造出零、降低，最後，歐姆電阻。IV 曲線順時針摺疊並類似字母“S”。
N 型負微分電阻：第 4-7 節（N 型 NDR 區域之後）（下面）
S 型真負電阻：第 4-7 節（S 型 NR 區域之後）
- S 型負微分電阻是一個過度作用的恆壓非線性電阻。
- 當流過 S 型 NDR 的電流增加時，它會極大地降低其瞬時歐姆電阻，從而降低其兩端的電壓。
- S 型 NDR 始於高初始電阻（要降低電阻，它必須有東西可以降低：）並以低最終電阻結束。
（這些元件通常被稱為“電壓控制負電阻” - VCNR，儘管它們也可以由電流控制）
在揭示 S 型 NDR 的秘密後，讓我們以類似的方式揭示對偶 N 型 NDR 的奧秘。
要在線性模式下執行，我們必須透過電壓源為 N 型負電阻供電；否則，它們將在奇特的雙穩態模式下執行。因此，要模擬 N 型負微分電阻，我們可以使用與圖 1相同的設定，只要我們將電流源替換為電壓源 - 圖 6。如上所述，兩個元件的電壓和電流相同；因此，我們可以將它們的 IV 曲線疊加在同一個座標系上。可變電阻的 IV 曲線仍然是一條從座標原點開始的直線，其斜率取決於瞬時電阻，但輸入電壓源的 IV 曲線是一條從 Y 軸偏移的垂直線。工作點 A 表示電流 IA 和電壓 VA 的瞬時大小。
模擬 S 型 NDR 的設定（上面）
模擬 N 型真負電阻的設定
在日常生活中，當施加某種“壓力”並遇到恆定的低阻力時，所獲得的“流量”與我們的努力成正比（歐姆定律的真實體現）。例如，想象一下，在我的管道類比中，我打開了水槽的水龍頭；因此，如果您開始開啟更多的主水龍頭來增加水壓，水流將開始快速增加，並與壓力成正比（歐姆定律的液壓體現）。
根據這種情況，在一開始，我將變阻器的滑塊（圖 6）設定在最低電阻 R 對應的末端位置，然後您開始連續增加輸入電壓 VIN。結果，電流 IOUT 出現於電阻 R 兩端。根據歐姆定律，它與施加在電阻兩端的電壓成正比 - IOUT = VIN/R。
在圖形表示中（圖 7），當您改變輸入電壓源的電壓 VIN 時，其（您的）IV 曲線（紅色）水平移動。結果，工作點 A 沿著歐姆電阻 R 的 IV 曲線從點 0 滑動到點 1，這是一條直線。R IV 曲線的斜率在圖形上表示歐姆電阻 R 的值。它是“靜態”、恆定、穩定的電阻，因為它不依賴於工作點 A 的位置。
模擬 S 型 NDR 的設定（上面）
模擬 S 形真負電阻的設定
記住我們生活中當我們實現目標時相反的阻力會發生變化的情況。現在想象一下，“對手”開始增加（對我們來說不明顯）其初始的低阻力。結果，我們有這樣一種錯覺，即阻力增加了，“流量”減少了。在管道類比中，如果我開始逐漸關閉水槽的水龍頭，而您開啟主水龍頭來增加水壓，水流的增加會變得越來越慢，您會感覺到水阻力增加了。
現在讓我們將動態化技巧應用於虛擬增加電阻 R。想象一下，當您到達點 1（圖 8）時，我開始稍微移動滑塊以逐漸增加變阻器的電阻。結果，電流開始依賴於電壓和電阻。歐姆定律方程變成兩個變數的函式 - IOUT = VIN1/RIN2。
現在，如果輸入電壓 VIN1 增加，電阻 RIN2 稍微增加，它們的比率 VOUT/RIN2 緩慢增加！您會有一種錯覺，認為電阻 R 已經永久性地增加了，但實際上，它正在不斷增加，您看到了新的、更高的動態（微分）電阻 dR1 > R。“靜態”電阻 R 好像被轉換為更高的微分電阻 dR。透過這種方式，我們可以解釋非線性電阻是什麼 - 我們可以將其視為動態線性（歐姆）電阻。例如，白熾燈泡在其 IV 曲線的某些部分具有這種特性。
現在看看圖片（圖 8），以更直觀的方式看到這種技巧。當您將輸入電壓 VIN1 從點 1 增加到點 2 時，輸入電壓源的垂直 IV 曲線從左向右移動，保持平行於自身。但是，由於同時增加了電阻 R，其 IV 曲線順時針旋轉。結果，工作點 A 沿著新的更向右傾斜的 IV 曲線滑動，該 IV 曲線表示新的動態電阻 dR1 > R。
N 型負微分電阻：第 1-2 節（虛擬降低電阻） - 以上
S 型真負電阻：第 1-2 節（虛擬增加電阻）
現在想象一下，上面的動態化思想得到加強，因此我們的對手以我們無法察覺的方式增加了（再次，對我們來說不明顯）其阻力，以至於我們在實現目標時遇到無限的阻力。結果令人驚歎：我們有一種錯覺，認為阻力變得無限大，我們根本無法實現目標，“流量”保持恆定！讓我們在管道類比中看看這種情況。在這個區域，您繼續開啟主水龍頭，但現在我以相同的變化速度關閉水槽的水龍頭。另一個巧妙的想法 - 只需以相同的速率和方向改變壓力和阻力！然後流量保持恆定（存在流量，但流量沒有變化）。
我們可以加強上面的動態化思想，使電阻 R 虛擬地無限大。為此，當您到達點 2（圖 9）時，我開始以足夠快的速度移動滑塊以大幅度增加變阻器電阻 R，因此，在歐姆定律（IOUT = VIN1/RIN2）中，當輸入電壓 VIN1 增加時，電阻 RIN2 以相同變化速度增加，它們的比率 VIN1/RIN2 保持不變。結果，您會感覺到電路是斷開的，輸入電壓源沒有負載。另一個好主意！我們已經制造了一個恆流非線性電阻（電流穩定器）。所有型別的電晶體（雙極型、FET、MOS 等）、電子管和復位保險絲的輸出部分（集電極-發射極、漏極-源極）都以這種方式工作。
在圖形表示（圖 9）中，當您將輸入電壓 VIN1 從點 2 增加到點 3 時，輸入電壓源的垂直 IV 曲線像之前一樣繼續從左向右移動。但同時我大幅增加了電阻 R；因此，它的 IV 曲線以足夠快的速度順時針旋轉。結果，工作點 A 沿新的動態電阻 dR2 = ∞ 的水平 IV 曲線從點 2 滑動到點 3。
S 形負微分電阻：第 2-3 節（虛擬歸零電阻） - 上述
S 形真負電阻：第 2-3 節（虛擬歸零電阻）
在沿著 IV 曲線“移動”的過程中，假設動態化想法得到了極大的加強，以至於我們的對抗者在增加阻力時走了太遠，比需要的大得多倍。結果非常、非常令人驚訝——我們加大了努力，但“流量”沒有增加或保持恆定；相反，它隨著壓力的增加而降低 上述！在管道類比中，您正在開啟主水龍頭，但我正在以更高的變化率牢牢地關閉水槽水龍頭。另一個奇妙的技巧——增加的阻力比輸入水壓的增加更大，您會發現水流反而會下降而不是上升！
讓我們在電力中應用這個想法。如果我們讓 恆定電流非線性電阻 過度作用，我們將以另一種方式將普通的“正”電阻 R 轉換為負的但為 N 形的微分電阻。讓我們來做吧。當您到達點 3（圖 10）時，我開始非常迅速地移動滑塊，以極大地增加電位器的電阻 R。歐姆定律 (IOUT = VIN1/RIN2) 的情況再次變得極其有趣——輸入電壓 VIN1 增加，但電阻 RIN2 增加得更快，它們的比率 VIN1/RIN2 降低了！另一個魔法！您增加了輸入變數（電壓），但輸出變數（電流）再次減少了！讓我們像上面那樣仔細研究這種情況。
兩個輸入變數（電壓和電阻）“相互競爭”，試圖改變輸出變數（電流）。再次有三種情況。 首先，如果電阻變化率小於電壓變化率，電流只會減緩其變化率，但繼續增加。 然後，如果兩個速率相等，電流保持恆定。最後（這種情況），電阻變化率大於電壓變化率，電流開始下降。在電子學中， 隧道二極體、 岡恩二極體 和 蘭姆達二極體 以這種方式工作（在其 IV 曲線的部分割槽域）。
如果您再次觀察，您可以看到與前一步的聯絡，將這種負微分電阻視為“過度作用”的恆定電流非線性電阻。
在圖形表示（圖 10）中，當您將輸入電壓 VIN1 從點 3 增加到點 4 時，輸入電壓源的垂直 IV 曲線像之前一樣繼續從左向右移動。但由於我同時非常迅速地增加了電阻 R，因此電阻的 IV 曲線以極快的速度順時針旋轉。結果，工作點 A 沿新的負微分電阻 dR3 < 0 的 IV 曲線從點 3 向下滑動到點 4。與“下降” (S 形 NDR) 的情況一樣，它具有負斜率，但現在它是向右傾斜（向上摺疊）的。
S 形負微分電阻：第 3-4 節（“下降”負微分電阻） - 上述
N 形真負電阻：第 3-4 節（“反轉正”電阻）
再次記住，我們世界上沒有無限的東西：((( 與 上述 一樣，在點 4（圖 8）處，我們已經消耗了大部分初始高電導率（“低電阻”的另一個名稱：）並開始減緩變化率。因此，我們可以建立無限、下降，最後，歐姆電阻。IV 曲線逆時針向上摺疊，類似於字母“N”。
S 形負微分電阻：第 4-7 節（S 形 NDR 區域之後）（上述）
N 形真負電阻：第 4-7 節（N 形 NR 區域之後）
- N 形負微分電阻是一個過度作用的恆定電流非線性電阻。
- 當 N 形 NDR 上的電壓升高時，它會極大地增加其瞬時歐姆電阻，從而使透過它的電流下降。
- N 形 NDR 從低初始電阻開始（為了增加電阻，它必須有一定的東西可以增加：）並以高最終電阻結束。
普通的“正”電阻和負微分電阻密切相關——負微分電阻是在正電阻的基礎上建立的，只是透過動態修改它。由於沒有內部電源，NDR IV 曲線總是從座標原點 (0,0) 開始。這意味著如果施加在 N 形 NDR 上的電壓為零，則透過它的電流也為零，反之亦然，如果透過 S 形 NDR 的電流為零，則它上的電壓也為零。
請注意，NDR 無法佔據整個 IV 曲線；我們只能在正電阻器整個 IV 曲線的有限中間部分建立負斜率（在末端部分，NDR 飽和，電阻變為正；因此奇特的“S”或“N”形狀）。為此，我們必須以某種方式改變工作點（繪製 IV 曲線）的單調運動，當輸入量（電壓或電流）在負電阻區域內變化時；我們必須改變它的方向，從後到前；我們必須向上摺疊曲線。
為了以更生動和更具同理心的方式描繪這種情況，讓我們把自己放在工作點的位置，從座標原點開始移動：) 當到達第一個關鍵點時，我們決定轉向：在 S 形 NDR 的情況下，我們必須向左轉（逆時針）；在 N 形 NDR 的情況下，我們必須向右轉（順時針）。但是我們如何“轉向”回去呢？我們如何向上摺疊曲線呢？
訣竅很簡單，但很聰明：在一個變數函式 IOUT = VIN/R 或 VOUT = IIN.R（歐姆定律）中，我們開始將電阻作為第二個變數同時與第一個變數一起改變。因此，在這個區域，我們實際上有兩個變數的函式 (IOUT = VIN1/RIN2 或 VOUT = IIN1.RIN2)，但我們繼續將其視為一個變數的函式（我們只看到一個變數——輸入電壓或電流）。通常，電阻是輸入量的函式——R = R(VIN) 或 R = R(IIN)；因此我們有一個複合函式 IOUT = VIN/R(VIN) 或 VOUT = IIN.R(IIN)。整個訣竅在於我們被誤導了——只看到負電阻區域的直線，我們感覺我們看到的是普通的但只是改變了（下降/上升、歸零/無限或負）歐姆電阻。但這是一種錯覺，因為我們實際上調查的不是恆定電阻而是變化電阻；我們看到的是動態的，但我們認為我們繼續看到的是恆定的電阻！因此，如果我們觀察整個曲線，我們會發現線的延續不會穿過座標原點。因此，我們在這個區域人為地改變了電阻；我們做出了動態的電阻。結果，曲線改變了其斜率，使其變為負，但僅限於負電阻區域的邊界內，在這裡我們有（電阻）可以改變。
還記得我們之前提到的那個巧妙的技巧嗎？引入第二個變數或使其依賴於第一個變數，這個技巧被用於創造 真正的負電阻，並在 米勒定理 中被推廣。只是在米勒定理中，我們插入額外的電壓或電流（而不是改變電阻）作為第二個變數。因此，在單變數函式 IOUT = VIN/R 或 VOUT = IIN.R（歐姆定律）中，我們開始同時改變第二個變數和第一個變數。例如，我們可以改變串聯連線在電阻器上的一個額外電壓源的電壓 VIN2。因此，在這個區域，我們實際上擁有一個兩個變數的函式（IOUT = (VIN1 + VIN2)/R），但我們把它看作一個單變數函式（我們只看到一個變數 - 輸入電壓）。透過這種方式，我們人為地改變了該區域的電阻；我們建立了另一種型別的 *動態* 電阻...
現在讓我們回到負微分電阻。在該區域結束之後，高電阻（S 形曲線）或高電導（N 形曲線）的儲備被耗盡，電阻達到最小值（S 形曲線）或最大值（N 形曲線）。負電阻的魔力消失了，普通正電阻在 IV 曲線的最後部分建立（負電阻飽和）。更形象地說，在這個第二個關鍵點，我們決定掉頭：現在，在 S 形 NDR 的情況下，我們必須向右轉（順時針）；在 N 形 NDR 的情況下，我們必須向左轉（逆時針）。為此，我們降低電阻變化的速度，最終完全停止改變它；我們的“旅程”結束了。
類似的考慮適用於具有正電阻的第一部分，其中初始電阻為最大值（S 形曲線）或最小值（N 形曲線），並且負電阻飽和... 最後，讓我們用一句話概括所有這些智慧
負微分電阻是在電阻器 IV 曲線的一些有限區域內透過強烈改變其瞬時電阻而產生的。
操作
[edit | edit source]上面我們使用具有無限內部電阻（RG = ∞）的完美電流源或具有零內部電阻（RG = 0）的完美電壓源，驅動負微分電阻 RNE。在一般情況下，NDR 由具有某個內部電阻 RG 的實際電壓源驅動。有趣的是，負微分電阻表現出不同的行為，具體取決於輸入正電阻 RG 和負電阻 RNE 的大小之間的比例；也就是說，它可以在兩種不同的模式下工作 - 線性 和 雙穩態。
線性模式
[edit | edit source]在這種模式下，兩個 疊加的 IV 曲線（輸入源和 NDR）只有一個交點。IV 特性是一個 單值函式，輸出量與輸入量成正比。
電流控制的 S 形 NDR
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為了線上性模式下工作，S 形 NDR 應該由具有足夠高電阻的輸入源驅動，其內部電阻 RG > RNE；在極端情況下，這是一個具有無限 RG 的完美電流源。在圖 11a 中，工作點 A 由兩個疊加的 IV 曲線的交點表示：輸入電流源 IIN 的綠色曲線和 NDR 的橙色曲線（動態正電阻 R）。
當輸入電流從零變化到最大值時，S 形 NDR 在第一部分保持高歐姆電阻。在負電阻區域，它表現為一個動態電阻，其歐姆（弦）電阻從高到低急劇下降；因此，其 IV 曲線逆時針旋轉，工作點 C 向上移動，描繪了曲線的負電阻部分。在最後部分，它具有低歐姆電阻。反之，當輸入電流從最大值返回到零時，S 形 NDR 在最後部分以低歐姆電阻開始；在負電阻區域，它表現為一個動態電阻，其歐姆電阻從低到高急劇上升，並且在第一部分，它再次具有高歐姆電阻。
電壓控制的 N 形 NDR
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為了線上性模式下工作，N 形 NDR 應該由具有足夠低電阻的輸入源驅動，其內部電阻 RG < RNE；在極端情況下，這是一個具有 RG = 0 的完美電壓源。在圖 11b 中，工作點 A 由兩個疊加的 IV 曲線的交點表示：輸入電壓源 VIN 的紅色曲線和 NDR 的橙色曲線（動態正電阻 R）。
當輸入電壓從零變化到最大值時，N 形 NDR 在第一部分保持低正電阻。在負電阻區域，它表現為一個動態電阻，其歐姆（弦）電阻從低到高急劇上升；因此，其 IV 曲線順時針旋轉，工作點 C 向下移動，描繪了曲線的負電阻部分。在最後部分，它具有高正電阻。反之，當輸入電壓從最大值返回到零時，N 形 NDR 在最後部分保持高正電阻；在負電阻區域，它表現為一個動態電阻，其歐姆電阻從高到低急劇上升，並且在第一部分，它再次具有低正電阻。
雙穩態模式
[edit | edit source]在這種模式下，兩個疊加的 IV 曲線總共有三個交點：中間點是不穩定的；只有端點是穩定的。IV 特性是一個 多值函式，輸出量只能取兩個端穩態值（即，負電阻在兩種狀態之間“跳躍”）。但是，它是如何做到的呢？為了弄清楚，我們將做一些非常有趣且獨一無二的事情 - *我們將窺視兩種狀態之間的轉換*；我們將看看這個可變元素在轉換期間做了什麼。為什麼呢？僅僅因為我們是好奇的人類：)
負電阻如何“跳躍”
[edit | edit source]注意，負微分電阻是一個奇特的 2 端放大元件，因為它的輸出和輸入天生相互連線；它們就是同一個！因此，該器件存在固有反饋。讓我們看看為什麼。
假設你已經使用兩個電阻（正和負，無論是 S 形還是 N 形）組裝了一個動態分壓器，它們串聯連線，並且你使用一個電壓源為它供電（例如，圖 15 中所示的 隧道二極體放大器）。如果你改變輸入電壓，這將促使透過負電阻的電流以及跨負電阻的電壓發生變化。但負電阻會透過改變其瞬時電阻來應對你的“干預”，從而再次使相同的電流和電壓發生變化。換句話說，負電阻改變了它“自身”的電流和電壓。在電子學（以及在這個世界中）中，這種機制被稱為 反饋。在雙穩態模式下，反饋是 正反饋，並且 環路增益（輸入和輸出之間）大於 1。結果，負電阻以雪崩的方式在兩種狀態之間切換，這種方式由這種 *自增強反饋* 加速。但是負電阻是如何做到這一點的呢？就像上面模擬設定中的情況一樣，讓我們站在它的位置（同理心）看看它“想”什麼：)以及它在轉換期間做了什麼...
從負阻區域的一端值（負阻區域的一端）開始，負阻器“尋找”平衡點（它必須是兩個IV曲線相交的點）。為此，它會劇烈改變其瞬時（弦）電阻，尋找平衡點，但是……它在負阻區域中找不到平衡點。相反，它以雪崩的方式越來越遠離平衡點，最後，當負阻區域結束時，它在曲線的另一個正阻部分的某個位置達到了平衡點。因此，NDR 會短暫地從一個正部分“跳躍”到另一個正部分，快速地穿過負區域（S 型 NDR “垂直跳躍”；N 型 NDR “水平跳躍”）。
為了詳細展示工作原理，分別針對輸入量增加（圖 12a 和 13a）和減小（圖 12b 和 13b）的情況，繪製了兩個單獨的圖表。如果將這兩個部分曲線疊加，它們將表示 S 型（圖 12）和 N 型（圖 13）負阻器的整個滯後曲線。
為了在雙穩態模式下工作，S 型 NDR 應該由內部電阻 RG < RNE 的低電阻輸入源驅動；在極端情況下，這是一個理想電壓源，RG = 0。
增加電壓。當輸入電壓從零變化到最大值（圖 12a）時，S 型 NDR 在第一部分保持高歐姆電阻。在中間部分，當增加的電壓達到 VH 時，它會短暫地將瞬時（弦）電阻從高降低到低。它的 IV 曲線（橙色）逆時針旋轉，而電壓源 IV 曲線保持不動……那麼工作點 A 的軌跡是什麼？讓我們試著猜猜——它沿著電壓源 IV 曲線向上移動（“向上跳躍”），並描繪出它 IV 曲線的垂直部分。因此，在跳躍過程中，電流會立即增加（向上跳躍），但電壓保持不變（有關跳躍的更多資訊，請參閱 下方）。在最後部分，NDR 具有低歐姆電阻。
減小電壓。當輸入電壓從最大值變回零（圖 11b）時，S 型 NDR 在最後部分保持低正電阻。在中間部分，當減小的電壓達到 VL 時，它會短暫地將歐姆（弦）電阻從低增加到高。它的 IV 曲線順時針旋轉；工作點 A 沿著電壓源 IV 曲線向下移動，並描繪出曲線的垂直部分。在跳躍過程中，電流會立即減小（向下跳躍），但電壓保持不變。
為了在雙穩態模式下工作，N 型 NDR 應該由內部電阻 RG > RNE 的高電阻輸入源驅動；在極端情況下，這是一個理想電流源，具有無窮大的 RG。
增加電流。當輸入電流從零變化到最大值（圖 13a）時，N 型 NDR 的行為如下。在第一部分，它保持低正電阻。在中間部分，當增加的電流達到 IH 時，它會短暫地將歐姆（弦）電阻從低增加到高。它的 IV 曲線順時針旋轉；工作點 A 從左向右沿著電流源 IV 曲線移動，並描繪出曲線的水平部分。在跳躍過程中，電壓會立即減小（向上跳躍），但電流保持不變（有關跳躍的更多資訊，請參閱 下方）。在最後部分，它具有高正電阻。
減小電流。當輸入電流從最大值變回零（圖 13b）時，N 型 NDR 在最後部分保持高正電阻。在中間部分，當減小的電流達到 IL 時，它會短暫地將歐姆（弦）電阻從高降低到低。它的 IV 曲線逆時針旋轉；工作點 A 從右向左沿著電流源 IV 曲線移動，並描繪出曲線的水平部分。在跳躍過程中，電壓會立即減小（向下跳躍），但電流保持不變。
你可能已經尋找了 NDR IV 曲線上的負阻區域（第 3-4 節），但沒有找到。它在哪裡？就像它消失了，工作點 A 沿著源的 IV 曲線滑動；它無法沿著負阻部分移動。要了解原因，讓我們考慮一個電壓控制的 S 型 NDR（圖 12a）。在這種情況下，工作點無法沿著第 3-4 部分（電壓無法下降）移動，因為電壓源在“跳躍”過程中在電阻器兩端保持恆定電壓。但負阻器必須以某種方式到達另一個穩定點；它必須找到到達該點的路徑……並透過電壓源 IV 曲線（一條垂直線）。類似地，在電流控制的 N 型 NDR（圖 13a）的情況下，工作點無法沿著第 3-4 部分（電流無法下降）移動，因為電流源現在在“跳躍”過程中透過電阻器傳遞恆定電流。為了到達另一個穩定點，NDR 必須找到到達該點的路徑……並透過水平電流源的 IV 曲線。
因此，在“跳躍”過程中，負微分電阻器是一種不可控的極快變化電阻器。或者其他東西？如果你知道，請在 討論頁面 上討論……
從負微分電阻器的工作原理中看到偉大的 反饋 現象是一個強大的想法。從這個眾所周知的角度看待這些神秘的元素，我們可以更好地理解它們的奇特行為。讓我們來做吧！
線性模式。負阻器線上性模式下（對於 S 型 NDR，RG > RNE；對於 N 型 NDR，RG < RNE）會做什麼？它只是將工作點保持在它 IV 曲線的負阻部分。要了解它是如何做到這一點的，請再次檢視圖 11，並想象當輸入源改變其數量時會發生什麼。為了深入瞭解 NDR 的工作原理，假設負阻器太慢且懶惰（就像人一樣：），無法立即對變化做出反應。
當輸入量急劇增加時，源 IV 曲線移動，工作點沿著弦（瞬時，歐姆）NDR 電阻的靜止 IV 曲線滑動，因為負阻器在最初的時刻根本沒有反應。因此，工作點最終會在兩個 IV 曲線的交點上穩定下來，該交點與 NDR IV 曲線分離。為了補償輸入干預，負阻器開始朝著相應的方向改變其瞬時電阻（S 型 NDR - 減小，N 型 NDR - 增加），以便將工作點發送回負阻部分。為此，它會朝著相應的方向旋轉其弦 IV 曲線（S 型 NDR - 逆時針，N 型 NDR - 順時針），以便工作點沿著源 IV 曲線滑動，最終在負阻部分達到平衡。線性模式下工作的負阻器可以看作是一個具有 正反饋 的元素，其環路增益 < 1。
雙穩態模式。現在讓我們看看負阻器在雙穩態模式下（對於 S 型 NDR，RG < RNE；對於 N 型 NDR，RG > RNE）會做什麼。以 N 型為例，檢視圖 14。負阻器只是做同樣的事情——試圖找到所需的平衡點，它會不斷改變其瞬時電阻，但是……朝著錯誤的方向！它被誤導了：) 並以雪崩的方式越來越遠離所需的平衡點。因此，雙穩態模式下工作的負阻器可以看作是一個具有 正反饋 的元素，其環路增益 > 1。
隧道二極體 和 岡恩二極體 在其 IV 曲線中表現出負阻區域，並具有“N”形傳輸曲線。 單結電晶體 當使用其他元件構建電路時，也具有負阻特性。 其他具有“S”形傳輸曲線的負阻二極體已經制造出來；[2] 霓虹燈 （圖 14）也具有 S 形 IV 曲線。 有些具有正反饋的電晶體電路（一組互連的雙極型電晶體，一個 PNP 和另一個 NPN）表現出負微分電阻。[3]
許多機械系統表現出負微分電阻範圍。 負阻系統的普遍特徵是，透過“強力”驅動它們，可以連續地穿越負阻區域（線性應用），但如果系統“鬆散”驅動，則會發生雙穩態開關動作（雙穩態應用）。 更常見的是，這些機械 NDR 裝置在雙穩態模式下執行時使用。
負阻器（真負阻器和微分負阻器）的驚人特性是補償等效的“正”電阻。 它們透過向電路中新增相同能量（與正電阻損失的能量一樣多）來實現這種魔法。 此技術廣泛用於振盪器。
例如，假設一個電路由串聯連線的輸入電壓源、負載和一些不希望出現的正電阻（例如，線路電阻）組成。 當輸入電壓升高時，正電阻上的電壓降也隨之升高。 為了補償它，我們可以斷開電路，並連線一個等效的 S 形 真負阻器。 它是一個可變電壓源，產生相同的電壓並將其新增到輸入電壓。 結果，不希望出現的電阻（電壓降）得到了補償。
但是負微分負阻器只是電阻器。 那麼它們如何補償電阻損耗呢？ 訣竅在某種程度上是矛盾的。 我們斷開電路，並連線一個額外的電壓源（電源）和一個具有相同電阻的 S 形負微分電阻器。 電壓降出現在 NDR 上，並從輸入電壓中減去。 當輸入電壓升高時，正電阻上的電壓降如上所述升高。 但是現在，NDR 降低了其電阻，使得它上的電壓降與正電阻上不希望出現的電壓降一樣多。 這意味著有效輸入電壓增加了這個值，並且不希望出現的電壓降得到了補償。 因此，NDR 首先引入額外的電壓降，然後將其降低以補償正電阻上不希望出現的電壓降。 順便說一下，這個技巧在我們的日常生活中被廣泛使用。 例如，假設你想看起來很好。 為此，你首先變得很壞，然後降低你的邪惡程度；結果，你看起來很好:)
更形象地說，你可以將 S 形 NDR 視為一個與輸入電壓源串聯連線的“忠誠”電位器。 當輸入電壓源試圖增加流經電路的電流時，電位器移動其滑塊以降低其電阻並增加電流；因此它“幫助”輸入源。
並聯連線的 N 形 NDR 可以以類似的方式補償正電阻。 它最初會分流正電阻。 當輸入電壓升高時，NDR 會增加其電阻，並減少對正電阻的分流。 以這種方式，它“幫助”輸入源增加正電阻上的電壓降。
如上所述，你可以將 N 形 NDR 視為與負載並聯連線的“忠誠”電位器。 當輸入電流源試圖增加負載上的電壓時，電位器移動其滑塊以增加其電阻，從而增加電壓降；因此它“幫助”輸入源。
據說負微分電阻器可以充當放大器。 如果這是真的，負阻器和放大器之間有什麼區別嗎？ 如果有，有什麼區別？ 讓我們澄清一下這個話題。
嚴格來說，不存在放大；這根本不可能。 我們不能放大能量（功率）；我們只能控制它、調節它。 那麼放大意味著什麼？ 我們如何放大？ 我們如何製造放大器？
聽起來很生硬，但事實是，在（模擬）電子學中，我們為此目的使用了可能是最愚蠢的想法。 為了放大一些小的輸入功率（在電子學中，通常由輸入電壓表示），我們獲取了大得多的電源（至少，VPS = K.VINmax），然後想象一下，我們丟棄了多餘的功率！ 這種荒謬行為的例子（在能量學中，他們從未這樣做）：為了將 1V 輸入電壓放大 10 倍，我們使用一個 24V 供電的放大器，然後我們以熱量的形式丟棄（消散）剩餘的 14V 的功率。 透過這樣做，我們實際上消散了功率，衰減了功率。 結果，不存在放大；只有衰減！
我們透過充當電控電阻器的元件來實現這種荒謬的想法（過去 - 碳話筒，電子管；現在 - 電晶體等）。 它們改變它們的電阻以抵抗電流（以消散功率），與輸入電壓的大小成正比。 因此，我們只需使用兩個元件就可以組裝放大器：一個電源和一個調節元件。
在它們 IV 曲線的負阻區，NDR 做同樣的事情 - 它們根據透過它們的電流或跨它們的電壓來改變它們的電阻。因此，它們是*電控電阻*；它們可以根據需要充當“放大”元件。與普通的三端“放大”元件的唯一區別是，NDR 是奇數的二端元件，其輸入和輸出部分相同。因此，我們可以透過串聯連線四個元件（圖 15）來構建一個奇數負阻放大器：一個恆壓電源 V，一個輸入電壓源 VIN，一個正電阻 R 和一個負微分電阻 NDR（例如，由隧道二極體實現的 N 型）。實際上，這兩個電阻構成了一種由變化的複合電壓源（V + VIN）驅動的*動態分壓器*；它的傳輸比強烈依賴於輸入電壓。
當輸入電壓略微變化時，負微分電阻會根據輸入電壓顯著改變其電阻，這會導致分壓器顯著改變其傳輸比。結果，跨正電阻和負電阻的電壓下降會顯著變化；因此，其中一些可以作為輸出電壓使用。為了獲得最大增益但仍然保持線上性模式，R/RNDR 比值必須接近但小於 1。
這個要求在圖 15 中以圖形方式說明，其中兩條 IV 曲線疊加在共同的 IV 座標上。負電阻的 IV 曲線是從座標原點開始的通常的 N 型曲線；在負阻區，它是一條直線。另一個是一條複合曲線，由兩條子曲線組成：電壓源的 IV 曲線和“正”電阻的 IV 曲線（後者通常被稱為“負載線”，儘管並不總是正確的）。這兩條主要曲線幾乎平行；因此，當輸入電壓略微擺動時，交點（工作）點會沿著 NDR IV 曲線劇烈移動。
在這種佈置中，微分負電阻不是放大器；它只是放大器的一部分（一個二端*主動元件*）。*微分負電阻* 充當主動元件和*電源* 的組合構成了一個真正的*放大器*。
透過改變正電阻而不是電壓可以實現相同的效果。在這種情況下，動態分壓器是由兩個變化的電阻組成的 - 正的和負的微分電阻。當正電阻略微改變其電阻時，負電阻會作為對“干預”的響應而劇烈改變其電阻。如果我們將跨負電阻的電壓降作為輸出，我們將獲得一個靈敏的*電阻-電壓* 轉換器。
同樣成功地，我們可以透過 S 型負微分電阻 NDR 製造放大器。為了獲得最大增益但仍然保持線上性模式，R/RNDR 比值現在必須*接近*但大於 1。看起來我們可以用一個普通的氖燈製造放大器？試試看，在這裡描述一下:)
雙穩態應用
[edit | edit source]電子器件
[edit | edit source]施密特觸發器。在雙穩態模式下工作的負微分電阻實際上充當一種奇特的二端*施密特觸發器*。它可以用於各種開關應用，例如，製作各種*弛豫振盪器*（帶*氖燈* 和其他 NDR）。
鎖存器（觸發器）。在雙穩態模式下工作的負微分電阻表現出*遲滯*。如果對其進行適當偏置，使得靜止點位於遲滯迴圈的中間，它可以充當*鎖存器*（觸發器）。因此，它可以用來記憶一位資料。例如：用氖燈充當帶有燈光指示的觸發器。
機械裝置
[edit | edit source]在雙穩態模式下工作的 NDR 是機械系統中的一種常見設計元素，這些機械系統被設計為具有“止動器”或“正向作用”或“咔嗒聲”。一個流行的例子是眾所周知的筆點選器。計算機鍵盤和滑鼠上的按鍵也是很好的例子，將按鍵位置和向上力分別類比為電壓和電流。當按下按鍵時，它最初會呈現出堅固且不斷增加的向上力。超過臨界點，就會進入一個向上力減小的區域，感覺像是“突然”屈服。這通常被稱為“崩潰作用”機制。有幾種鍵盤技術可以提供這種崩潰作用，例如彈簧屈服開關。
與上面的電子示例類似，所有這些在雙穩態模式下工作的 NDR 器件都可以充當機械施密特觸發器（點選式按鈕）或機械觸發器（撥動開關）。
進行比較
[edit | edit source]歐姆負電阻與微分負電阻
[edit | edit source]- 它們都是從電路中吸收能量的正電阻。
- 歐姆電阻具有恆定（穩定）電阻，而負微分電阻具有變化（動態）瞬時電阻。
- 只有一種歐姆電阻，但有兩種負微分電阻（S 型和 N 型）。
- 它們都具有從座標原點開始的 IV 曲線。
微分負電阻與真正的負電阻
[edit | edit source]- 負微分電阻可以是元件或電子電路，而真正的負電阻只有電路。
- 兩種負電阻都是動態電子元件（電路）。
- 負微分電阻是動態電阻，而真正的負電阻是動態電源。
- NDR IV 曲線總是從座標原點開始，因為沒有內部電源（因此，如果施加的電壓為零，電流也為零，反之亦然）。
- NDR IV 曲線可以佔據座標系的第一個或第三個象限。
- 真正的負電阻注入它們自己的能量，而微分負電阻控制外部能量。
- 負微分電阻不能獨立使用；它們可以與電源結合使用來構建真正的負電阻。
- 作為負阻抗轉換器 (NIC) 建立的真正的負電阻由一個恆定的歐姆電阻和一個變化的電壓源組成，而這些基於 NDR 建立的負電阻由一個動態電阻和一個恆壓源組成。
- 當串聯連線時，S 型 NDR 透過降低自身跨其上的不希望出現的電壓降來補償等效正電阻跨其上的不希望出現的電壓降，而真正的負電阻透過新增等效電壓來做同樣的事情。
- 當並聯連線時，N 型 NDR 透過降低（最初）消耗的電流來補償等效正電阻消耗的不希望出現的電流，而真正的負電阻透過新增等效電流來做同樣的事情。
S 型與 N 型 NDR
[edit | edit source]- 它們都具有由其 IV 曲線中的一部分向左傾斜的直線表示的負阻區。
- 它們都具有從座標原點開始的 IV 曲線。
- 當輸入電壓增加時，S 型 NDR 透過降低其瞬時電阻來產生負阻；當輸入電流增加時，N 型 NDR 透過增加其瞬時電阻來產生負阻。
- 當串聯連線時，S 型 NDR 透過降低自身跨其上的不希望出現的電壓降來“幫助”輸入電壓源將所需的電流透過負載，而 N 型 NDR 透過增加電壓降來“反對”它。
- 當並聯連線時，S 型 NDR 透過轉移更大的電流部分來“反對”輸入電流源將所需的電流透過負載，而 N 型 NDR 透過轉移更小的電流部分來“幫助”它。
負阻 是基於一篇關於該現象的舊維基百科文章。
- ↑ 如何實現降阻、零阻和負微分阻？
- ↑ 鋅負阻振盪器
- ↑ 電子電路教程（閘流體） 作者：託尼·庫帕爾特