负阻效应

由某些器件的负阻现象所引起的效应

负阻效应由某些器件的负阻现象所引起的效应。是指一个二端元件或器件如果端子上的电压电流约束关系（VCR）方程在伏安平面上绘制的曲线中其延长线有通过二四象限的一段曲线，那么这段曲线所呈现出来的就是负阻效应。

发展

从1918年A.W.Hull发明世界上第一个负阻器件—打拿负阻管(Dynatron)算起，经过1986年12月贝尔实验室正式宣告世界上第一个隧道晶体管(TunnelingTransistor)已由他们研制成功的重大突破，到今天为止，负阻效应(DynatronEffect)在元器件和负阻电路中的研制和开发已跨越了80多年。当Hull提出“负阻效应”概念的时候，曾遭到许多学者的反对、怀疑。他们认为“负阻效应”的概念“不符合能量守恒定律”。但是，从打拿负阻管的伏安特性曲线上人们清楚地看到：原来负阻器件的负阻效应仅是表现在器件的某段动态工作范围内；对于静态，它还是一个耗能元件，还是一个“正阻”。恰恰由于在负阻器件的这段动态工作范围，发现了许多其它器件所没有的特点，人们利用这些特点，找到了它的价值，负阻在实际电路中得到广泛应用。

基本介绍

由某些器件的负阻现象所引起的效应。负阻现象指某些器件(如某些电子管、晶体管、二极管等)在某种条件下，当电流(或电压)增加时电压(或电流)反而减少的现象。这种现象对电路所起效应，相当于一个负电阻所引起的，故称“负阻效应”。有些器件可利用负阻效应以放大电信号或产生振荡。

负阻效应与负电阻元件是两个不同的概念，自然界中不存在负电阻元件，只有当电路上有电流流通时，才会产生负电阻，而正电阻则不论有没有电流流过总是存在的。电路理论中的负电阻是用来描述非线性电阻元器件的负阻效应的电路模型元件，严格地说，负电阻按定义应称为负微分电阻。从功率意义来说，负电阻是电路中一种能产生电能的元件。

同样，电感元件有正电感性元件和负电感性元件之分；电容性元件亦有正电容性元件和负电容性元件之分。正电感性元件其电抗值随着频率的提高而增加；正电容性元件其电抗值随着频率的提高而减小。而负电感性元件其电抗值随着频率的升高而减小(即电抗的负值愈大)；负电容性元件其电抗值随频率的升高而增加。

产生方式

直接制造负阻器件的方式

如1918年A.W.Hull制造的打拿负阻管，1958年L.Esaki制造的隧道二极管，1963年制造的耿氏二极管，就是这种方式的典型例子，后来还制造出来PNPN四层二极管、雪崩晶体管、雪崩复合低位开关等负阻器件，到了1970年代，具有众多功能的集成负阻器件也已纷纷出现，如λ二极管、λ双极型晶体管，λMOSFET就是其中的一个代表。

利用其它器件获得负阻效应

最早的例子是利用电子管获得负阻。例如，如让四极管帘栅极上加有超过板压的直流电压，就能得到四极管板极伏安特性曲线的下降段，这时四极管处于发生负阻效应的状态。根据这个道理可制成负跨导管振荡器。对于五极电子管，当五极管各电极上的电压取某一定的值，而帘栅极电位的一切变化都传给抑制栅时，阴极一帘栅极之间也可呈现负阻效应。总之。只要有两个以上栅极的电子管，都可设法获得负阻。

利用其它器件的组合获得负阻效应

形式是多种多祥的，可分别用电阻、双极型晶体管、IFET、MOS-TET等器件进行适当的组合，获得负阻效应。

利用正反馈电路进行阻抗变换获得负阻效应

其主要原理是把一个正值阻抗或一个正值导纳移相180“，转换成为负值阻抗或负值导纳，再把它祸合到线路上去以形成负阻效应。

由于实际使用中需要各式各样的负阻器件、负阻电路，为了适应这种需要，经过半个多世纪的努力，人们研制了如前所述的固态负阻器件，而迄今为止众多的科学家还在继续努力，寻找更好更新的负阻器件和负阻电路。利用负阻抗变换器(NJC：NegaitveImpedanceConverter)来设计具有负阻效应的电路是一种广泛运用的设计方法。

应用

负阻器件在LC振荡电路中的应用

LC振荡电路中，往往观察的波形由于实际电源的内阻的存在与理论分析的波形相差很大，从而失去了实验的目的和意义。负阻器件的实现，可以在研究一些特殊现象时构成理想电压源，极大地丰富了实验时所观察到的现象。

负阻器件在微波电路中的应用

在微波电路中，负阻元件成功地用于振荡器、放大器、变频器和检波器。早期，广泛使用的隧道二极管振荡器能产生10GHz以上的振荡，但其功率输出只能是10-3w级、10-6w级。负阻器件在微波电路中作为放大器、变颇器、检波器的应用，采用的负阻元件以隧道二极管为主。接收机初级的向下变频器希望噪声低、变频增益高。然而，从前用于微波频带的非线性正电阻变频器，必定产生损耗。此外，非线性电抗的向下变频器，会使过渡噪声指数与频率变换比成正比地“变坏”，因此，不适于用作微波频带的接收。为此，使用非线性负阻区的变频器，能够得到较低的噪声指数和大于1的变频增益，而且具有与输人输出频率比无关的特点，所以认为此种变频器适用于微波频带的接收部件。

负阻器件在逻辑电路中的应用

利用负阻器件也可构成系统的数字电路、数字部件。其优点是电路简单、频率高、适应负载的变化。耿氏器件、雪崩晶体管等均能作为基本器件，一般利用隧道二极管构造的数字电路。逻辑电路是数字基本电路中一种完成逻辑操作的电路。利用负阻器件的负阻效应，可以构成各式各样的逻辑电路。隧道二极管作为逻辑元件具存以下优点：（1）因具有负电阻而具有放大能力；（2）电路简单；（3）隧道二极管的负电阻本身，并不是由于如晶体三极管中空穴、电子那样的载流子移动而产生的，而是由于量子力学上的隧道效应产生的,所以速度非常高。

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