отрицательное дифференциальное сопротивление

ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ - свойство отд. элементов или узлов электрич. цепей, проявляющееся в возникновении на вольт-амперной характеристике участка, где напряжение V уменьшается при увеличении протекающего тока I(dV/dI = R < 0). О. д. с. - свойство нелинейных элементов и цепей; с точки зрения радиотехники такие элементы являются активными, позволяющими трансформировать энергию источника питания в незатухающие колебания. Такие элементы можно также использовать в схемах переключения. Зависимость V от I в нелинейном элементе с О. д. с. может быть N-типа (когда выбранному значению I в области значений от I₁ до I₂ соответствует неск. значении V; рис., а) и S-типа (когда в области значений от V₁ до V₂ каждому значению V соответствует неск. значений I; рис., б). В общем случае О. д. с.является ф-цией напряжения (тока) и частоты т. е. понятие О. д. с. сохраняет смысл для соответствующих компонент Фурье:

Понятие О. д. с. используют при рассмотрении устойчивости разл. радиотехн. цепей. О. д. с. может компенсировать нек-рую часть потерь в электрич. цепи, если его абс. величина меньше активного сопротивления; в противоположном случае состояние становится неустойчивым, возможен переход в др. состояние устойчивого равновесия (переключение) или возникновение колебаний (генерация). В однородном образце полупроводника в области существования О. д. с. неустойчивость может приводить к разбиению образца на участки сильного и слабого поля (доменная неустойчивость) для характеристики N-типа или шнурованию тока по сечению образца для характеристики S-типa.
Примеры элементов с О. д. с.
1) Электронно-дырочный переход в вырожденных полупроводниках (туннельный диод)имеет вольт-амперную характеристику N-типа. Включение его в цепь приводит к возникновению в цепи неустойчивости и генерации колебаний. Амплитуда и частотный спектр колебаний определяются параметрами внеш. цепи и нелинейностью вольт-амперной характеристики с О. д. с. Наличие участка с О. д. с. позволяет использовать туннельный диод в качестве быстродействующего переключателя.
2) Полупроводники типа GaAs или InP в сильных электрич. полях позволяют реализовать характеристику N-типа в объёме материала за счёт зависимости подвижности электронов от напряжённости электрич. поля (Ганна эффект ).В сильном электрич. поле образец становится неустойчивым, переходит в резко неоднородное состояние - разбивается на области (домены) слабого и сильного поля. Рождение (на катоде), движение по образцу и исчезновение домена (на аноде) сопровождаются колебаниями тока во внеш. цепи, частота к-рых в простейшем случае определяется длиной образца L и скоростью v дрейфа электронов в поле ( ~ v/L)и может достигать ~ 100 ГГц.
3) В транзисторных и ламповых генераторах электромагнитных колебаний транзистор (лампа) вместе с цепью положительной обратной связи (и источником питания) играет роль О. д. с., соединённого последовательно с сопротивлением контура, что эквивалентно поступлению энергии в контур. Если абс. величина действующего О. д. с. превышает активные потери, происходит самовозбуждение генератора, стационарные колебания соответствуют состоянию, когда активные потери полностью компенсируются за счёт О. д. с.

Лит.: Бонч - Бруевич А. М., Радиоэлектроника в экспериментальной физике, М., 1966; Бонч - Бруевич В. Л., Калашников С. Г., Физика полупроводинков, М., 1977.

С. П. Иванов.