Co to jest Odporność ujemna

Słyszałem, że niektórzy mówią trochę o negatywnym oporze, ale tak naprawdę nigdy tego nie rozumiałem. Co to jest opór ujemny?

Rezystancje ujemne to zachowanie, w którym prąd i napięcie są odwrotnie proporcjonalne względem siebie. Normalny obwód z rezystorem zgodnie z prawem omowym ma spadek prądu, gdy napięcie spada. W przypadku ujemnej rezystancji prąd rośnie wraz ze spadkiem napięcia.

Praktycznie nie ma nic jako rezystora ujemnego. Jego sprawiedliwe zachowanie na wykresie VI, gdzie występuje ujemne nachylenie, a działanie w tym regionie dałoby zachowanie ujemnego oporu.

Na poniższym wykresie możesz zobaczyć region, w którym element wykazuje zachowanie ujemnego oporu.

Myślę, że diody tunelowe i niektóre inne diody wykazują takie zachowanie.

Aby zrozumieć opór ujemny, zacznij od tego, czym właściwie jest opór. Dla każdej normalnej (dodatniej) rezystancji jest to miara tego, ile napięcia narasta na rezystorze w funkcji znanego prądu. Dokładnie tak opisuje prawo Ohma:

  R = V / I

Lub umieścić we wspólnych jednostkach:

  Ω = V / A

Innymi słowy, Ohm to jeden wolt na wzmacniacz. Jeśli przekażesz 1 amper przez rezystor, co spowoduje, że na rezystorze wystąpią 3 wolty, wtedy masz rezystor 3 Ω.

Opór ujemny nie jest inny, tylko znak oporu jest ujemny. Jeśli włożysz 1 Amp przez rezystor -3 Ω, otrzymasz -3 V. To może zabrzmieć nieintuicyjnie, ponieważ te rzeczy nie istnieją w naturze. Pamiętam profesora Gissera z college'u wyjaśniającego negatywny opór. Na koniec powiedział: „Mam ich słoik w moim biurze. Możesz przyjść później i zobaczyć, jeśli chcesz”. , a potem rozejrzał się, by zobaczyć, kto się zaśmiał. Zaskakujące było to, że kilka osób siedziało tam z pustymi spojrzeniami, zastanawiając się, co było tak zabawnego.

Aby zrozumieć, dlaczego te rzeczy nie istnieją naturalnie, rozważ przeniesienie mocy. Moc w obciążeniu to napięcie w poprzek pomnożone przez prąd przez nie. Należy zauważyć, że przy ujemnej rezystancji napięcie i prąd mają przeciwne znaki. Oznacza to, że kiedy przykładasz napięcie do ujemnego oporu, moc w nim jest ujemna, co jest innym sposobem na powiedzenie, że wytwarza on energię, a nie rozprasza ją. Jeśli ustawisz wartość -100 Ω na akumulator 2,2 V, wówczas 22 mA, który przepłynie, naładuje akumulator, a nie rozładuje go. Moc źródła ujemnego oporu.

Sprytny zespół obwodów elektrycznych może emulować rezystory ujemne, ograniczone do określonego zakresu napięcia i prądu. Ten obwód jest jednak zawsze zasilany, a to, co jest z nim połączone, odbierze część tej mocy.

Istnieją urządzenia pasywne, o których mówi się, że wykazują rezystancję ujemną, ale tak naprawdę dzieje się tak, że nachylenie woltów jako funkcja krzywej amperowej jest ujemne w niektórych regionach. Rzeczywista wartość nadal pozostaje dodatnia, co jest innym sposobem na powiedzenie, że wolty jako funkcja krzywej natężenia prądu pozostają w pierwszej i trzeciej ćwiartce (gdzie urządzenie pochłania energię zamiast ją pozyskiwać). Niektóre typy diod i podstawa tranzystora jednozłączowego wykazują ujemne nachylenie na pewnej części ich odpowiedzi V / A. Są one czasami nazywane urządzeniami o ujemnej rezystancji, nawet jeśli odnoszą się one tylko do ich nachylenia w ograniczonym zakresie.