电路理念/负微分电阻

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揭开负微分电阻现象的神秘面纱

电路理念： 使恒压和恒流非线性电阻过度工作。

你尝试过多少次理解什么是负微分电阻（NDR）？在浏览了大量的网络资源后，你可能已经知道负微分电阻的IV曲线具有负斜率，电流是电压的递减函数，它可以补偿电阻损耗，可以放大，等等。但你可能需要比这些枯燥的事实更多的东西；你很可能想知道这种奇怪的元件为什么以及如何做到这一点... 仅仅因为你是一个理性的生物，而不是一台电脑...

在这个激动人心的电路故事中，你将找到问题的答案。你将最终了解关于负微分电阻现象及其惊人表现的简单真相... 你将看到这里没有任何神秘... 更重要的是，这个故事不仅仅是关于负微分电阻的；它是一个关于所有类型非线性电阻的故事...

负微分电阻与真正的负电阻密切相关。为了看到它们之间的密切联系，这两个故事中都放置了许多相互链接。

什么是负微分电阻

如此奇怪的NDR行为...

如果我们增加通过普通欧姆电阻的电压，流过它的电流将根据欧姆定律（I_OUT = V_IN/R）成比例增加。同样，如果我们增加通过电阻的电流，它两端的电压也会增加（V_OUT = I_IN.R）。因此电压和电流的变化方向相同。但是有一些神秘的双端电子元件（负微分电阻，简称为NDR），在其IV曲线的中间部分表现出完全相反的行为 - 它们两端的电压和流过它们的电流变化方向相反。其中一些 - 氖灯、晶闸管，具有S型IV曲线，而另一些 - 隧道、冈恩和拉姆达二极管，具有N型IV曲线（参见上面的图片）。

通常的做法是将负微分电阻的IV曲线显示为最终的S型或N型，并简单地说中间部分具有负斜率。但为了深入理解这一现象，我们需要知道这条曲线的这部分是如何以及为什么向左倾斜的，负微分电阻是如何做到这一点的，这种奇怪的行为有什么用处... 简而言之，NDR现象的秘密是什么...

揭示负微分电阻的秘密

尽管负微分电阻看起来像是一个神秘的现象，但实际上它基于一个极其简单、清晰和直观的技巧——在这里被发挥到极致的伟大的*动态化*思想。负微分电阻不过是一种“自变”的动态电阻，其瞬时（欧姆，弦）电阻会根据流过电阻的电流或施加在其两端的电压而发生极大变化。因此，*负微分电阻实际上是一个过动态电阻*。^[1]

负微分电阻是动态的，但仍然是正电阻。它们在 IV 曲线的三个部分（位于第一或第三象限）具有不同类型的电阻——在末端部分为“正”，在中间部分为负。这三个部分形成了完整的 IV 曲线，根据 NDR 在中间部分的行为，可以是 S 形或 N 形。当输入量（无论电流还是电压）增加时，S 形 NDR *减小*，而 N 形 NDR *增加*其瞬时电阻。

根据负微分电阻与输入源的“正”电阻之间的比例，两种负电阻都可以工作在线性模式或双稳态模式下。当工作在线性模式时，它们在负电阻区域*逐渐*改变其瞬时电阻，而在双稳态模式下，它们*突然*改变（跳过它）。

两种 NDR 中的每一种都可以由电压和电流驱动。为了在线性模式下工作，S 形 NDR 必须由电流驱动，而 N 形 NDR 必须由电压驱动；反之，为了在双稳态模式下工作，S 形 NDR 必须由电压驱动，而 N 形 NDR 必须由电流驱动。因此，与广泛流传但误导性的观点相反，没有特定的*电流控制*和*电压控制*负电阻——只有 S 形和 N 形 NDR，它们都可以是*电流*和*电压*控制的。

在中间负电阻区域，负微分电阻表现为双端*有源元件*（如晶体管）。它们不能独立使用；它们需要连接额外的电源。因此，负微分电阻和电源的组合可以被认为是另一种类型的真正的负电阻（真正的负电阻的另一种类型是恒定“正”电阻和可变电压源的组合）。从另一个角度来看，这种组合可以被认为是一个具有负内阻的电源。通常的做法是将负微分电阻视为真正的负电阻，并隐式地假设存在电源。

如何产生负微分电阻（与NR相比）

如何揭示 NDR 的秘密

我们，电路构思者：)，知道关于电路现象的真相隐藏在从简单到复杂电路的转变中（在电路演化中），而不是最终的完美电路解决方案中。因此，揭示 NDR 现象的最佳方法是展示负微分电阻从普通欧姆电阻到复杂的负电阻的变形，展示裸欧姆电阻的演变……根据这个想法，我们可以首先通过按照以下顺序的典型电阻序列揭示 S 形负电阻的秘密：高欧姆 > 降低 > 归零 > S 形 NDR。然后，我们可以通过类似的典型电阻序列揭示对偶 N 形负电阻的秘密——低欧姆 > 升高 > 无限 > N 形 NDR。为了可视化电阻演变，我们将逐步绘制跷跷板 NDR IV 曲线的特定段，并解释它们是如何得到的。请注意，它们是直线，尽管整个 IV 曲线表示非线性电阻。

S 形负微分电阻（与S 形 NR相比）

（这些元件通常被称为“电流控制负电阻”——CCNR，尽管它们也可以由电压控制）

寻找基本的 S 形 NDR 思想

在我们的日常生活中，我们可以看到这种安排的许多例子（类比），在那里我们在实现目标时遇到了一些阻力，而有人在不知不觉中帮助了我们。结果，出现了一种“压力”或“流量”。一个很好的例子可以是管道类比，你控制主要水龙头，我控制水槽水龙头。这样你就控制了水流或压力，而我控制了水阻的大小。

模拟 S 形 NDR 的设置

要了解这些奇怪的电子设备是如何实现这些神奇效果的（*当电压增加时，电流减少*或*当电流增加时，电压减少*），最好的方法是把自己放到它们的位置，开始执行它们的功能，通过同理心来*模拟*它们的行为。NDR 到底做了什么？它只是根据输入变量（电压或电流）以某种确定的方式改变其瞬时欧姆电阻。那么我们如何模拟它呢？当然，简单地使用一个简单的可变电阻（变阻器）——图 1 和图 6。让我们把它当作一个有趣的游戏：你将控制输入电流源；我将控制变阻器（你是电源，我是负载：）。因此，我和变阻器组合起来形成一个“人工控制”的负微分电阻，你驱动它。

要查看负电阻 IV 曲线中的负电阻区域，它们必须工作在线性模式下（你稍后将了解这意味着什么）。为此，我们必须用电流源为 S 形负电阻供电；你将在下面理解为什么。否则，它们将在更奇特的双稳态模式下工作。

如果我们认为两个元件上的电压相同，流过它们的电流也相同，那么我们可以在图形上呈现图 1 所示的简单电路（电源连接到负载）的电路操作。为此，我们必须将它们在同一个坐标系上叠加其 IV 曲线：可变电阻的 IV 曲线是一条从坐标原点开始的直线，其斜率取决于瞬时电阻；输入电流源的 IV 曲线是一条从 X 轴平移的水平线。交点 A（又名*工作*点）表示电流 I_A 和电压 V_A 的瞬时幅度。

现在，在电阻 R 上连接一个电压表，并在其串联连接一个电流表，以监控电压和电流。准备好了吗？让我们开始“游戏”吧！

模拟 N 形 NDR 的设置（在下面）
模拟 S 形真负电阻的设置
 我们如何实现降低的、零的和负的微分电阻：起点）

高欧姆电阻

在日常生活中，当施加某种“流量”并遇到恒定的高阻力时，获得的“压力”与我们的努力成正比。例如，想象一下，在我的管道类比中，我稍微打开了水槽水龙头；因此，如果你开始越来越打开主水龙头以增加水流，水压开始快速增加，并且与水流成正比。

根据这种生活情况，一开始，我把可变电阻的滑块设置在末端位置（最高电阻 R），你开始连续增加输入电流 I_IN。结果，在电阻 R 上出现了电压降 V_OUT。根据欧姆定律，它与通过电阻的电流成正比 - V_OUT = R.I_IN。注意电压只取决于电流，欧姆定律方程是一个变量的函数。

在图形表示（图 2）中，当改变输入电流源的电流 I_IN 时，它的（你的）IV 曲线垂直移动，保持平行于自身。结果，工作点 A 沿着欧姆电阻 R 的 IV 曲线从点 0 滑动到点 1，这是一个直线。R IV 曲线的斜率在图形上表示欧姆电阻 R 的值。它是一个“静态”的、恒定的、稳定的电阻，因为它不依赖于工作点 A 的位置。

N 形负微分电阻：第 1-2 节（低欧姆电阻） - 下面
S 形真负电阻：第 0-1 节（高正电阻）
我们如何实现降低、零和负电阻：研究普通电阻

虚拟降低电阻

但生活中有很多情况，当我们实现目的时，相反的阻碍会发生变化。想象一下，我们的对手表现不稳定，并降低（对我们来说是隐蔽的）他/她的初始高阻力。结果，我们产生了阻力降低的错觉；“压力”也随之降低。例如，在管道类比中，如果我开始逐渐打开水槽龙头，当你打开主龙头来增加水流时，水压会增加得更慢，你会感觉到水的阻力降低了。但这是一种错觉，因为它并不仅仅是降低了；它是在降低。

现在让我们将这个巧妙的动态技巧应用到以这种奇特的方式虚拟降低电阻 R 上。想象一下，当你到达点 1（图 3）时，我决定在整个第 1-2 节中帮助你。为此，我开始稍微移动滑块，以逐渐降低可变电阻的电阻。结果，电压开始同时取决于电流和电阻。欧姆定律方程变成了两个变量的函数 - V_OUT = I_IN1.R_IN2。

这是一个简单而巧妙的动态技巧 - 如果输入电流 I_IN1 增加，电阻 R_IN2 稍微降低，它们的乘积 V_OUT 缓慢增加！你会有电阻 R 已经永久降低的错觉，但实际上，它正在不断降低，你看到了新的、更低的动态（微分）电阻 dR₁ < R。“静态”电阻 R 被转换成一个更小的微分电阻 dR₁。“坏”稳压二极管和普通二极管具有这种特性。

现在看一下图片（图 3），以更直观的方式看到这个技巧。当你从点 1 增加输入电流 I_IN 到点 2 时，它的 IV 曲线向上移动，保持平行于自身。但同时，我降低电阻 R，它的 IV 曲线逆时针旋转。结果，工作点 A 沿着新的更垂直的 IV 曲线滑动，这条曲线表示新的动态电阻 dR₁ < R。

总的来说，这条弯曲的 IV 曲线表示非线性电阻，但请注意，第 1-2 段是一条直线，它类似于普通的欧姆电阻。只看曲线的一部分，你可能会产生错觉，以为你在研究一个欧姆电阻。但如果你看整个曲线，你会注意到线的延续没有穿过坐标原点；所以这不是一个欧姆电阻...

N 形负微分电阻：第 1-2 节（虚拟增加电阻） - 下面
S 形真负电阻：第 1-2 节（虚拟降低电阻）
我们如何实现降低、零和负电阻：稍微改变电阻

虚拟归零电阻

现在想象一下，上面的动态思想得到了改进，使得我们的对手降低（再次对我们来说是隐蔽的）他/她的阻力，以至于我们在实现目标时没有遇到任何阻碍。结果令人惊叹：我们产生了阻力消失的错觉，我们在没有任何努力的情况下实现了目标，并且“压力”保持不变！我们在管道类比中可以看到这种情况。在这个区域，你继续打开主龙头，但现在我以相同的变化率打开水槽龙头。多么简单而巧妙的想法——只需以相同的速率但以不同的方向改变流量和阻力！结果是一样的——压力保持不变，你感觉不到有任何阻碍！

然后让我们用这个技巧来虚拟地归零电阻 R。现在想象一下，当你到达点 2（图 4）时，我开始以足够快的速度移动滑块，从而大大降低可变电阻的电阻 R，以至于在欧姆定律（V_OUT = I_IN1.R_IN2）中，当输入电流 I_IN1 增加时，电阻 R_IN2 以相同的变化率降低，它们的乘积 V_OUT 保持不变。你感觉不到任何电阻，并且输入电流源被短路了。多么棒的想法！我们做了一个恒压非线性电阻（一个稳压器）。各种各样的二极管（稳压二极管，LED 等）、压敏电阻以及一些带有并联负反馈的电路（有源二极管、有源稳压二极管等）以这种方式工作。

在图形表示（图 4）中，当你从点 2 增加输入电流 I_IN 到点 3 时，它的 IV 曲线像以前一样向上移动。但我同时以足够快的速度降低电阻 R；所以，它的 IV 曲线以足够快的速度逆时针旋转。结果，工作点 A 从点 2 向上滑动到点 3，沿着新动态电阻 dR₂ = 0 的垂直 IV 曲线。

N 形负微分电阻：第 2-3 节（虚拟无穷电阻） - 下面
S 形真负电阻：第 2-3 节（虚拟归零电阻）
我们如何实现降低、零和负电阻：精确改变电阻

“降低”负微分电阻

最后，想象一下动态思想被极大地加强，以至于我们的对手过分降低了他的阻力，比需要的要多很多倍。结果相当出乎意料和令人惊讶——我们增加了努力，但“压力”没有增加或保持不变；相反，想象一下它甚至降低了！在管道类比中，你正在打开主龙头，但我在以更高的变化率打开水槽龙头。多么神奇的技巧——比输入水流更大幅度地改变阻力，你会看到水压下降而不是上升！

如果我们将这个想法付诸实践，我们将设法将普通的“正”电阻 R 转换为负微分电阻。实际上，这意味着让恒压非线性电阻过度工作，在改变电阻时走得太远。好吧，让我们来做吧。当你到达点 3（图 5）时，我开始以极快的速度移动滑块，从而极大地降低可变电阻的电阻 R。欧姆定律（V_OUT = I_IN1.R_IN2）现在变得非常有趣——输入电流 I_IN1 增加，但电阻 R_IN2 更快地降低，它们的乘积 V_OUT 降低！多么神奇！你增加了输入变量（电流），但输出变量（电压）却降低了！？！

打个比方，两个输入变量（电流和电阻）相互“对抗”，努力以相反的方向改变输出变量（电压）。有三种情况：第一个变量占主导地位；两个变量相互补偿；第二个变量占主导地位。首先，如果电阻变化率小于电流变化率，电压只会降低其变化率，但会继续增加。然后，如果两个速率相等，电压根本不会改变。现在电阻变化率大于电流变化率；因此，电压开始降低。在电子学中，晶闸管和霓虹灯以这种方式工作（在其 IV 曲线的一部分）。

如果你足够细心，你可以看到它与前一步的联系，将负微分电阻视为“过度工作的”恒压非线性电阻。

在图形表示中（图 5），当您将输入电流 I_IN 从点 3 增加到点 4 时，其 IV 曲线像往常一样向上移动。但现在，当您同时以极快的速度减小电阻 R 时，其 IV 曲线以极快的速度逆时针旋转。结果，工作点 A 从点 3 向上滑动到点 4，经过新的负微分电阻 dR₃ < 0 的 IV 曲线。它向左倾斜（折叠）并且具有负斜率。

N 型负微分电阻：第 3-4 节（“增加”负微分电阻） - 下面
S 型真负电阻：第 3-4 节（“反转正”电阻）
如何使电阻降低、为零和为负：大幅改变电阻

S 型 NDR 区域之后

不幸的是，世界上没有无限的东西：因此，在点 4（图 5），我们已经消耗了很大一部分初始电阻，并且开始减慢变化速度。因此，我们可以再次创造出零、降低，最后，欧姆电阻。IV 曲线顺时针折叠并类似字母“S”。

N 型负微分电阻：第 4-7 节（N 型 NDR 区域之后）（下面）
S 型真负电阻：第 4-7 节（S 型 NR 区域之后）

关于 S 型 NDR 特性的最终结论

S 型负微分电阻是一个过度作用的恒压非线性电阻。
当流过 S 型 NDR 的电流增加时，它会极大地降低其瞬时欧姆电阻，从而降低其两端的电压。
S 型 NDR 始于高初始电阻（要降低电阻，它必须有东西可以降低：）并以低最终电阻结束。

N 型负微分电阻

（这些元件通常被称为“电压控制负电阻” - VCNR，尽管它们也可以由电流控制）

在揭示 S 型 NDR 的秘密后，让我们以类似的方式揭示对偶 N 型 NDR 的奥秘。

模拟 N 型 NDR 的设置

要在线性模式下运行，我们必须通过电压源为 N 型负电阻供电；否则，它们将在奇特的双稳态模式下运行。因此，要模拟 N 型负微分电阻，我们可以使用与图 1相同的设置，只要我们将电流源替换为电压源 - 图 6。如上所述，两个元件的电压和电流相同；因此，我们可以将它们的 IV 曲线叠加在同一个坐标系上。可变电阻的 IV 曲线仍然是一条从坐标原点开始的直线，其斜率取决于瞬时电阻，但输入电压源的 IV 曲线是一条从 Y 轴偏移的垂直线。工作点 A 表示电流 I_A 和电压 V_A 的瞬时大小。

模拟 S 型 NDR 的设置（上面）
模拟 N 型真负电阻的设置

低欧姆电阻

在日常生活中，当施加某种“压力”并遇到恒定的低阻力时，所获得的“流量”与我们的努力成正比（欧姆定律的真实体现）。例如，想象一下，在我的管道类比中，我打开了水槽的水龙头；因此，如果您开始打开更多的主水龙头来增加水压，水流将开始快速增加，并与压力成正比（欧姆定律的液压体现）。

根据这种情况，在一开始，我将变阻器的滑块（图 6）设置在最低电阻 R 对应的末端位置，然后您开始连续增加输入电压 V_IN。结果，电流 I_OUT 出现于电阻 R 两端。根据欧姆定律，它与施加在电阻两端的电压成正比 - I_OUT = V_IN/R。

在图形表示中（图 7），当您改变输入电压源的电压 V_IN 时，其（您的）IV 曲线（红色）水平移动。结果，工作点 A 沿着欧姆电阻 R 的 IV 曲线从点 0 滑动到点 1，这是一条直线。R IV 曲线的斜率在图形上表示欧姆电阻 R 的值。它是“静态”、恒定、稳定的电阻，因为它不依赖于工作点 A 的位置。

模拟 S 型 NDR 的设置（上面）
模拟 S 形真负电阻的设置

虚拟增加电阻

记住我们生活中当我们实现目标时相反的阻力会发生变化的情况。现在想象一下，“对手”开始增加（对我们来说不明显）其初始的低阻力。结果，我们有这样一种错觉，即阻力增加了，“流量”减少了。在管道类比中，如果我开始逐渐关闭水槽的水龙头，而您打开主水龙头来增加水压，水流的增加会变得越来越慢，您会感觉到水阻力增加了。

现在让我们将动态化技巧应用于虚拟增加电阻 R。想象一下，当您到达点 1（图 8）时，我开始稍微移动滑块以逐渐增加变阻器的电阻。结果，电流开始依赖于电压和电阻。欧姆定律方程变成两个变量的函数 - I_OUT = V_IN1/R_IN2。

现在，如果输入电压 V_IN1 增加，电阻 R_IN2 稍微增加，它们的比率 V_OUT/R_IN2 缓慢增加！您会有一种错觉，认为电阻 R 已经永久性地增加了，但实际上，它正在不断增加，您看到了新的、更高的动态（微分）电阻 dR₁ > R。“静态”电阻 R 好像被转换为更高的微分电阻 dR。通过这种方式，我们可以解释非线性电阻是什么 - 我们可以将其视为动态线性（欧姆）电阻。例如，白炽灯泡在其 IV 曲线的某些部分具有这种特性。

现在看看图片（图 8），以更直观的方式看到这种技巧。当您将输入电压 V_IN1 从点 1 增加到点 2 时，输入电压源的垂直 IV 曲线从左向右移动，保持平行于自身。但是，由于同时增加了电阻 R，其 IV 曲线顺时针旋转。结果，工作点 A 沿着新的更向右倾斜的 IV 曲线滑动，该 IV 曲线表示新的动态电阻 dR₁ > R。

N 型负微分电阻：第 1-2 节（虚拟降低电阻） - 以上
S 型真负电阻：第 1-2 节（虚拟增加电阻）

虚拟无穷大电阻

现在想象一下，上面的动态化思想得到加强，因此我们的对手以我们无法察觉的方式增加了（再次，对我们来说不明显）其阻力，以至于我们在实现目标时遇到无限的阻力。结果令人惊叹：我们有一种错觉，认为阻力变得无限大，我们根本无法实现目标，“流量”保持恒定！让我们在管道类比中看看这种情况。在这个区域，您继续打开主水龙头，但现在我以相同的变化速度关闭水槽的水龙头。另一个巧妙的想法 - 只需以相同的速率和方向改变压力和阻力！然后流量保持恒定（存在流量，但流量没有变化）。

我们可以加强上面的动态化思想，使电阻 R 虚拟地无限大。为此，当您到达点 2（图 9）时，我开始以足够快的速度移动滑块以大幅度增加变阻器电阻 R，因此，在欧姆定律（I_OUT = V_IN1/R_IN2）中，当输入电压 V_IN1 增加时，电阻 R_IN2 以相同变化速度增加，它们的比率 V_IN1/R_IN2 保持不变。结果，您会感觉到电路是断开的，输入电压源没有负载。另一个好主意！我们已经制造了一个恒流非线性电阻（电流稳定器）。所有类型的晶体管（双极型、FET、MOS 等）、电子管和复位保险丝的输出部分（集电极-发射极、漏极-源极）都以这种方式工作。

在图形表示（图 9）中，当您将输入电压 V_IN1 从点 2 增加到点 3 时，输入电压源的垂直 IV 曲线像之前一样继续从左向右移动。但同时我大幅增加了电阻 R；因此，它的 IV 曲线以足够快的速度顺时针旋转。结果，工作点 A 沿新的动态电阻 dR₂ = ∞ 的水平 IV 曲线从点 2 滑动到点 3。

S 形负微分电阻：第 2-3 节（虚拟归零电阻） - 上述
S 形真负电阻：第 2-3 节（虚拟归零电阻）

"增加" 负微分电阻

在沿着 IV 曲线“移动”的过程中，假设动态化想法得到了极大的加强，以至于我们的对抗者在增加阻力时走了太远，比需要的大得多倍。结果非常、非常令人惊讶——我们加大了努力，但“流量”没有增加或保持恒定；相反，它随着压力的增加而降低上述！在管道类比中，您正在打开主水龙头，但我正在以更高的变化率牢牢地关闭水槽水龙头。另一个奇妙的技巧——增加的阻力比输入水压的增加更大，您会发现水流反而会下降而不是上升！

让我们在电力中应用这个想法。如果我们让恒定电流非线性电阻过度作用，我们将以另一种方式将普通的“正”电阻 R 转换为负的但为 N 形的微分电阻。让我们来做吧。当您到达点 3（图 10）时，我开始非常迅速地移动滑块，以极大地增加电位器的电阻 R。欧姆定律 (I_OUT = V_IN1/R_IN2) 的情况再次变得极其有趣——输入电压 V_IN1 增加，但电阻 R_IN2 增加得更快，它们的比率 V_IN1/R_IN2 降低了！另一个魔法！您增加了输入变量（电压），但输出变量（电流）再次减少了！让我们像上面那样仔细研究这种情况。

两个输入变量（电压和电阻）“相互竞争”，试图改变输出变量（电流）。再次有三种情况。首先，如果电阻变化率小于电压变化率，电流只会减缓其变化率，但继续增加。然后，如果两个速率相等，电流保持恒定。最后（这种情况），电阻变化率大于电压变化率，电流开始下降。在电子学中，隧道二极管、冈恩二极管和兰姆达二极管以这种方式工作（在其 IV 曲线的部分区域）。

如果您再次观察，您可以看到与前一步的联系，将这种负微分电阻视为“过度作用”的恒定电流非线性电阻。

在图形表示（图 10）中，当您将输入电压 V_IN1 从点 3 增加到点 4 时，输入电压源的垂直 IV 曲线像之前一样继续从左向右移动。但由于我同时非常迅速地增加了电阻 R，因此电阻的 IV 曲线以极快的速度顺时针旋转。结果，工作点 A 沿新的负微分电阻 dR₃ < 0 的 IV 曲线从点 3 向下滑动到点 4。与“下降” (S 形 NDR) 的情况一样，它具有负斜率，但现在它是向右倾斜（向上折叠）的。

S 形负微分电阻：第 3-4 节（“下降”负微分电阻） - 上述
N 形真负电阻：第 3-4 节（“反转正”电阻）

N 形 NDR 区域之后

再次记住，我们世界上没有无限的东西：((( 与上述一样，在点 4（图 8）处，我们已经消耗了大部分初始高电导率（“低电阻”的另一个名称：）并开始减缓变化率。因此，我们可以创建无限、下降，最后，欧姆电阻。IV 曲线逆时针向上折叠，类似于字母“N”。

S 形负微分电阻：第 4-7 节（S 形 NDR 区域之后）（上述）
N 形真负电阻：第 4-7 节（N 形 NR 区域之后）

关于 N 形 NDR 特性的最终结论

N 形负微分电阻是一个过度作用的恒定电流非线性电阻。
当 N 形 NDR 上的电压升高时，它会极大地增加其瞬时欧姆电阻，从而使通过它的电流下降。
N 形 NDR 从低初始电阻开始（为了增加电阻，它必须有一定的东西可以增加：）并以高最终电阻结束。

关于创建 NDR 的一般注意事项

普通的“正”电阻和负微分电阻密切相关——负微分电阻是在正电阻的基础上创建的，只是通过动态修改它。由于没有内部电源，NDR IV 曲线总是从坐标原点 (0,0) 开始。这意味着如果施加在 N 形 NDR 上的电压为零，则通过它的电流也为零，反之亦然，如果通过 S 形 NDR 的电流为零，则它上的电压也为零。

请注意，NDR 无法占据整个 IV 曲线；我们只能在正电阻器整个 IV 曲线的有限中间部分创建负斜率（在末端部分，NDR 饱和，电阻变为正；因此奇特的“S”或“N”形状）。为此，我们必须以某种方式改变工作点（绘制 IV 曲线）的单调运动，当输入量（电压或电流）在负电阻区域内变化时；我们必须改变它的方向，从后到前；我们必须向上折叠曲线。

为了以更生动和更具同理心的方式描绘这种情况，让我们把自己放在工作点的位置，从坐标原点开始移动：) 当到达第一个关键点时，我们决定转向：在 S 形 NDR 的情况下，我们必须向左转（逆时针）；在 N 形 NDR 的情况下，我们必须向右转（顺时针）。但是我们如何“转向”回去呢？我们如何向上折叠曲线呢？

诀窍很简单，但很聪明：在一个变量函数 I_OUT = V_IN/R 或 V_OUT = I_IN.R（欧姆定律）中，我们开始将电阻作为第二个变量同时与第一个变量一起改变。因此，在这个区域，我们实际上有两个变量的函数 (I_OUT = V_IN1/R_IN2 或 V_OUT = I_IN1.R_IN2)，但我们继续将其视为一个变量的函数（我们只看到一个变量——输入电压或电流）。通常，电阻是输入量的函数——R = R(V_IN) 或 R = R(I_IN)；因此我们有一个复合函数 I_OUT = V_IN/R(V_IN) 或 V_OUT = I_IN.R(I_IN)。整个诀窍在于我们被误导了——只看到负电阻区域的直线，我们感觉我们看到的是普通的但只是改变了（下降/上升、归零/无限或负）欧姆电阻。但这是一种错觉，因为我们实际上调查的不是恒定电阻而是变化电阻；我们看到的是动态的，但我们认为我们继续看到的是恒定的电阻！因此，如果我们观察整个曲线，我们会发现线的延续不会穿过坐标原点。因此，我们在这个区域人为地改变了电阻；我们做出了动态的电阻。结果，曲线改变了其斜率，使其变为负，但仅限于负电阻区域的边界内，在这里我们有（电阻）可以改变。

还记得我们之前提到的那个巧妙的技巧吗？引入第二个变量或使其依赖于第一个变量，这个技巧被用于创造真正的负电阻，并在米勒定理中被推广。只是在米勒定理中，我们插入额外的电压或电流（而不是改变电阻）作为第二个变量。因此，在单变量函数 I_OUT = V_IN/R 或 V_OUT = I_IN.R（欧姆定律）中，我们开始同时改变第二个变量和第一个变量。例如，我们可以改变串联连接在电阻器上的一个额外电压源的电压 V_IN2。因此，在这个区域，我们实际上拥有一个两个变量的函数（I_OUT = (V_IN1 + V_IN2)/R），但我们把它看作一个单变量函数（我们只看到一个变量 - 输入电压）。通过这种方式，我们人为地改变了该区域的电阻；我们创建了另一种类型的 *动态* 电阻...

现在让我们回到负微分电阻。在该区域结束之后，高电阻（S 形曲线）或高电导（N 形曲线）的储备被耗尽，电阻达到最小值（S 形曲线）或最大值（N 形曲线）。负电阻的魔力消失了，普通正电阻在 IV 曲线的最后部分建立（负电阻饱和）。更形象地说，在这个第二个关键点，我们决定掉头：现在，在 S 形 NDR 的情况下，我们必须向右转（顺时针）；在 N 形 NDR 的情况下，我们必须向左转（逆时针）。为此，我们降低电阻变化的速度，最终完全停止改变它；我们的“旅程”结束了。

类似的考虑适用于具有正电阻的第一部分，其中初始电阻为最大值（S 形曲线）或最小值（N 形曲线），并且负电阻饱和... 最后，让我们用一句话概括所有这些智慧

负微分电阻是在电阻器 IV 曲线的一些有限区域内通过强烈改变其瞬时电阻而产生的。

操作

上面我们使用具有无限内部电阻（R_G = ∞）的完美电流源或具有零内部电阻（R_G = 0）的完美电压源，驱动负微分电阻 R_NE。在一般情况下，NDR 由具有某个内部电阻 R_G 的实际电压源驱动。有趣的是，负微分电阻表现出不同的行为，具体取决于输入正电阻 R_G 和负电阻 R_NE 的大小之间的比例；也就是说，它可以在两种不同的模式下工作 - 线性和双稳态。

线性模式

在这种模式下，两个叠加的 IV 曲线（输入源和 NDR）只有一个交点。IV 特性是一个单值函数，输出量与输入量成正比。

电流控制的 S 形 NDR

为了在线性模式下工作，S 形 NDR 应该由具有足够高电阻的输入源驱动，其内部电阻 R_G > R_NE；在极端情况下，这是一个具有无限 R_G 的完美电流源。在图 11a 中，工作点 A 由两个叠加的 IV 曲线的交点表示：输入电流源 I_IN 的绿色曲线和 NDR 的橙色曲线（动态正电阻 R）。

当输入电流从零变化到最大值时，S 形 NDR 在第一部分保持高欧姆电阻。在负电阻区域，它表现为一个动态电阻，其欧姆（弦）电阻从高到低急剧下降；因此，其 IV 曲线逆时针旋转，工作点 C 向上移动，描绘了曲线的负电阻部分。在最后部分，它具有低欧姆电阻。反之，当输入电流从最大值返回到零时，S 形 NDR 在最后部分以低欧姆电阻开始；在负电阻区域，它表现为一个动态电阻，其欧姆电阻从低到高急剧上升，并且在第一部分，它再次具有高欧姆电阻。

电压控制的 N 形 NDR

为了在线性模式下工作，N 形 NDR 应该由具有足够低电阻的输入源驱动，其内部电阻 R_G < R_NE；在极端情况下，这是一个具有 R_G = 0 的完美电压源。在图 11b 中，工作点 A 由两个叠加的 IV 曲线的交点表示：输入电压源 V_IN 的红色曲线和 NDR 的橙色曲线（动态正电阻 R）。

当输入电压从零变化到最大值时，N 形 NDR 在第一部分保持低正电阻。在负电阻区域，它表现为一个动态电阻，其欧姆（弦）电阻从低到高急剧上升；因此，其 IV 曲线顺时针旋转，工作点 C 向下移动，描绘了曲线的负电阻部分。在最后部分，它具有高正电阻。反之，当输入电压从最大值返回到零时，N 形 NDR 在最后部分保持高正电阻；在负电阻区域，它表现为一个动态电阻，其欧姆电阻从高到低急剧上升，并且在第一部分，它再次具有低正电阻。

双稳态模式

在这种模式下，两个叠加的 IV 曲线总共有三个交点：中间点是不稳定的；只有端点是稳定的。IV 特性是一个多值函数，输出量只能取两个端稳态值（即，负电阻在两种状态之间“跳跃”）。但是，它是如何做到的呢？为了弄清楚，我们将做一些非常有趣且独一无二的事情 - *我们将窥视两种状态之间的转换*；我们将看看这个可变元素在转换期间做了什么。为什么呢？仅仅因为我们是好奇的人类：)

负电阻如何“跳跃”

注意，负微分电阻是一个奇特的 2 端放大元件，因为它的输出和输入天生相互连接；它们就是同一个！因此，该器件存在固有反馈。让我们看看为什么。

假设你已经使用两个电阻（正和负，无论是 S 形还是 N 形）组装了一个动态分压器，它们串联连接，并且你使用一个电压源为它供电（例如，图 15 中所示的隧道二极管放大器）。如果你改变输入电压，这将促使通过负电阻的电流以及跨负电阻的电压发生变化。但负电阻会通过改变其瞬时电阻来应对你的“干预”，从而再次使相同的电流和电压发生变化。换句话说，负电阻改变了它“自身”的电流和电压。在电子学（以及在这个世界中）中，这种机制被称为反馈。在双稳态模式下，反馈是正反馈，并且环路增益（输入和输出之间）大于 1。结果，负电阻以雪崩的方式在两种状态之间切换，这种方式由这种 *自增强反馈* 加速。但是负电阻是如何做到这一点的呢？就像上面模拟设置中的情况一样，让我们站在它的位置（同理心）看看它“想”什么：)以及它在转换期间做了什么...

从负阻区域的一端值（负阻区域的一端）开始，负阻器“寻找”平衡点（它必须是两个IV曲线相交的点）。为此，它会剧烈改变其瞬时（弦）电阻，寻找平衡点，但是……它在负阻区域中找不到平衡点。相反，它以雪崩的方式越来越远离平衡点，最后，当负阻区域结束时，它在曲线的另一个正阻部分的某个位置达到了平衡点。因此，NDR 会短暂地从一个正部分“跳跃”到另一个正部分，快速地穿过负区域（S 型 NDR “垂直跳跃”；N 型 NDR “水平跳跃”）。

为了详细展示工作原理，分别针对输入量增加（图 12a 和 13a）和减小（图 12b 和 13b）的情况，绘制了两个单独的图表。如果将这两个部分曲线叠加，它们将表示 S 型（图 12）和 N 型（图 13）负阻器的整个滞后曲线。

电压控制的 S 型 NDR

为了在双稳态模式下工作，S 型 NDR 应该由内部电阻 R_G < R_NE 的低电阻输入源驱动；在极端情况下，这是一个理想电压源，R_G = 0。

增加电压。当输入电压从零变化到最大值（图 12a）时，S 型 NDR 在第一部分保持高欧姆电阻。在中间部分，当增加的电压达到 V_H 时，它会短暂地将瞬时（弦）电阻从高降低到低。它的 IV 曲线（橙色）逆时针旋转，而电压源 IV 曲线保持不动……那么工作点 A 的轨迹是什么？让我们试着猜猜——它沿着电压源 IV 曲线向上移动（“向上跳跃”），并描绘出它 IV 曲线的垂直部分。因此，在跳跃过程中，电流会立即增加（向上跳跃），但电压保持不变（有关跳跃的更多信息，请参阅下方）。在最后部分，NDR 具有低欧姆电阻。

减小电压。当输入电压从最大值变回零（图 11b）时，S 型 NDR 在最后部分保持低正电阻。在中间部分，当减小的电压达到 V_L 时，它会短暂地将欧姆（弦）电阻从低增加到高。它的 IV 曲线顺时针旋转；工作点 A 沿着电压源 IV 曲线向下移动，并描绘出曲线的垂直部分。在跳跃过程中，电流会立即减小（向下跳跃），但电压保持不变。

电流控制的 N 型 NDR

为了在双稳态模式下工作，N 型 NDR 应该由内部电阻 R_G > R_NE 的高电阻输入源驱动；在极端情况下，这是一个理想电流源，具有无穷大的 R_G。

增加电流。当输入电流从零变化到最大值（图 13a）时，N 型 NDR 的行为如下。在第一部分，它保持低正电阻。在中间部分，当增加的电流达到 I_H 时，它会短暂地将欧姆（弦）电阻从低增加到高。它的 IV 曲线顺时针旋转；工作点 A 从左向右沿着电流源 IV 曲线移动，并描绘出曲线的水平部分。在跳跃过程中，电压会立即减小（向上跳跃），但电流保持不变（有关跳跃的更多信息，请参阅下方）。在最后部分，它具有高正电阻。

减小电流。当输入电流从最大值变回零（图 13b）时，N 型 NDR 在最后部分保持高正电阻。在中间部分，当减小的电流达到 I_L 时，它会短暂地将欧姆（弦）电阻从高降低到低。它的 IV 曲线逆时针旋转；工作点 A 从右向左沿着电流源 IV 曲线移动，并描绘出曲线的水平部分。在跳跃过程中，电压会立即减小（向下跳跃），但电流保持不变。

在“跳跃”过程中，负阻在哪里？

你可能已经寻找了 NDR IV 曲线上的负阻区域（第 3-4 节），但没有找到。它在哪里？就像它消失了，工作点 A 沿着源的 IV 曲线滑动；它无法沿着负阻部分移动。要了解原因，让我们考虑一个电压控制的 S 型 NDR（图 12a）。在这种情况下，工作点无法沿着第 3-4 部分（电压无法下降）移动，因为电压源在“跳跃”过程中在电阻器两端保持恒定电压。但负阻器必须以某种方式到达另一个稳定点；它必须找到到达该点的路径……并通过电压源 IV 曲线（一条垂直线）。类似地，在电流控制的 N 型 NDR（图 13a）的情况下，工作点无法沿着第 3-4 部分（电流无法下降）移动，因为电流源现在在“跳跃”过程中通过电阻器传递恒定电流。为了到达另一个稳定点，NDR 必须找到到达该点的路径……并通过水平电流源的 IV 曲线。

因此，在“跳跃”过程中，负微分电阻器是一种不可控的极快变化电阻器。或者其他东西？如果你知道，请在讨论页面上讨论……

从反馈的角度来看 NDR 的工作原理

从负微分电阻器的工作原理中看到伟大的反馈现象是一个强大的想法。从这个众所周知的角度看待这些神秘的元素，我们可以更好地理解它们的奇特行为。让我们来做吧！

线性模式。负阻器在线性模式下（对于 S 型 NDR，R_G > R_NE；对于 N 型 NDR，R_G < R_NE）会做什么？它只是将工作点保持在它 IV 曲线的负阻部分。要了解它是如何做到这一点的，请再次查看图 11，并想象当输入源改变其数量时会发生什么。为了深入了解 NDR 的工作原理，假设负阻器太慢且懒惰（就像人一样：），无法立即对变化做出反应。

当输入量急剧增加时，源 IV 曲线移动，工作点沿着弦（瞬时，欧姆）NDR 电阻的静止 IV 曲线滑动，因为负阻器在最初的时刻根本没有反应。因此，工作点最终会在两个 IV 曲线的交点上稳定下来，该交点与 NDR IV 曲线分离。为了补偿输入干预，负阻器开始朝着相应的方向改变其瞬时电阻（S 型 NDR - 减小，N 型 NDR - 增加），以便将工作点发送回负阻部分。为此，它会朝着相应的方向旋转其弦 IV 曲线（S 型 NDR - 逆时针，N 型 NDR - 顺时针），以便工作点沿着源 IV 曲线滑动，最终在负阻部分达到平衡。线性模式下工作的负阻器可以看作是一个具有正反馈的元素，其环路增益 < 1。

双稳态模式。现在让我们看看负阻器在双稳态模式下（对于 S 型 NDR，R_G < R_NE；对于 N 型 NDR，R_G > R_NE）会做什么。以 N 型为例，查看图 14。负阻器只是做同样的事情——试图找到所需的平衡点，它会不断改变其瞬时电阻，但是……朝着错误的方向！它被误导了：) 并以雪崩的方式越来越远离所需的平衡点。因此，双稳态模式下工作的负阻器可以看作是一个具有正反馈的元素，其环路增益 > 1。

示例

电子元件和电路

隧道二极管和冈恩二极管在其 IV 曲线中表现出负阻区域，并具有“N”形传输曲线。单结晶体管当使用其他组件构建电路时，也具有负阻特性。其他具有“S”形传输曲线的负阻二极管已经制造出来；^[2] 霓虹灯（图 14）也具有 S 形 IV 曲线。有些具有正反馈的晶体管电路（一组互连的双极型晶体管，一个 PNP 和另一个 NPN）表现出负微分电阻。^[3]

非电气设备

许多机械系统表现出负微分电阻范围。负阻系统的普遍特征是，通过“强力”驱动它们，可以连续地穿越负阻区域（线性应用），但如果系统“松散”驱动，则会发生双稳态开关动作（双稳态应用）。更常见的是，这些机械 NDR 设备在双稳态模式下运行时使用。

应用

线性应用

补偿电阻损耗...

负阻器（真负阻器和微分负阻器）的惊人特性是补偿等效的“正”电阻。它们通过向电路中添加相同能量（与正电阻损失的能量一样多）来实现这种魔法。此技术广泛用于振荡器。

...由 S 形 NDR

例如，假设一个电路由串联连接的输入电压源、负载和一些不希望出现的正电阻（例如，线路电阻）组成。当输入电压升高时，正电阻上的电压降也随之升高。为了补偿它，我们可以断开电路，并连接一个等效的 S 形真负阻器。它是一个可变电压源，产生相同的电压并将其添加到输入电压。结果，不希望出现的电阻（电压降）得到了补偿。

但是负微分负阻器只是电阻器。那么它们如何补偿电阻损耗呢？诀窍在某种程度上是矛盾的。我们断开电路，并连接一个额外的电压源（电源）和一个具有相同电阻的 S 形负微分电阻器。电压降出现在 NDR 上，并从输入电压中减去。当输入电压升高时，正电阻上的电压降如上所述升高。但是现在，NDR 降低了其电阻，使得它上的电压降与正电阻上不希望出现的电压降一样多。这意味着有效输入电压增加了这个值，并且不希望出现的电压降得到了补偿。因此，NDR 首先引入额外的电压降，然后将其降低以补偿正电阻上不希望出现的电压降。顺便说一下，这个技巧在我们的日常生活中被广泛使用。例如，假设你想看起来很好。为此，你首先变得很坏，然后降低你的邪恶程度；结果，你看起来很好:)

更形象地说，你可以将 S 形 NDR 视为一个与输入电压源串联连接的“忠诚”电位器。当输入电压源试图增加流经电路的电流时，电位器移动其滑块以降低其电阻并增加电流；因此它“帮助”输入源。

...由 N 形 NDR

并联连接的 N 形 NDR 可以以类似的方式补偿正电阻。它最初会分流正电阻。当输入电压升高时，NDR 会增加其电阻，并减少对正电阻的分流。以这种方式，它“帮助”输入源增加正电阻上的电压降。

如上所述，你可以将 N 形 NDR 视为与负载并联连接的“忠诚”电位器。当输入电流源试图增加负载上的电压时，电位器移动其滑块以增加其电阻，从而增加电压降；因此它“帮助”输入源。

放大

据说负微分电阻器可以充当放大器。如果这是真的，负阻器和放大器之间有什么区别吗？如果有，有什么区别？让我们澄清一下这个话题。

放大到底意味着什么？

严格来说，不存在放大；这根本不可能。我们不能放大能量（功率）；我们只能控制它、调节它。那么放大意味着什么？我们如何放大？我们如何制造放大器？

听起来很生硬，但事实是，在（模拟）电子学中，我们为此目的使用了可能是最愚蠢的想法。为了放大一些小的输入功率（在电子学中，通常由输入电压表示），我们获取了大得多的电源（至少，V_PS = K.V_INmax），然后想象一下，我们丢弃了多余的功率！这种荒谬行为的例子（在能量学中，他们从未这样做）：为了将 1V 输入电压放大 10 倍，我们使用一个 24V 供电的放大器，然后我们以热量的形式丢弃（消散）剩余的 14V 的功率。通过这样做，我们实际上消散了功率，衰减了功率。结果，不存在放大；只有衰减！

一个普通的 2 端口放大器

我们通过充当电控电阻器的元件来实现这种荒谬的想法（过去 - 碳话筒，电子管；现在 - 晶体管等）。它们改变它们的电阻以抵抗电流（以消散功率），与输入电压的大小成正比。因此，我们只需使用两个组件就可以组装放大器：一个电源和一个调节元件。

一个 NDR 1 端口放大器

在它们 IV 曲线的负阻区，NDR 做同样的事情 - 它们根据通过它们的电流或跨它们的电压来改变它们的电阻。因此，它们是*电控电阻*；它们可以根据需要充当“放大”元件。与普通的三端“放大”元件的唯一区别是，NDR 是奇数的二端元件，其输入和输出部分相同。因此，我们可以通过串联连接四个组件（图 15）来构建一个奇数负阻放大器：一个恒压电源 V，一个输入电压源 V_IN，一个正电阻 R 和一个负微分电阻 NDR（例如，由隧道二极管实现的 N 型）。实际上，这两个电阻构成了一种由变化的复合电压源（V + V_IN）驱动的*动态分压器*；它的传输比强烈依赖于输入电压。

当输入电压略微变化时，负微分电阻会根据输入电压显着改变其电阻，这会导致分压器显着改变其传输比。结果，跨正电阻和负电阻的电压下降会显着变化；因此，其中一些可以作为输出电压使用。为了获得最大增益但仍然保持在线性模式，R/R_NDR 比值必须接近但小于 1。

这个要求在图 15 中以图形方式说明，其中两条 IV 曲线叠加在共同的 IV 坐标上。负电阻的 IV 曲线是从坐标原点开始的通常的 N 型曲线；在负阻区，它是一条直线。另一个是一条复合曲线，由两条子曲线组成：电压源的 IV 曲线和“正”电阻的 IV 曲线（后者通常被称为“负载线”，尽管并不总是正确的）。这两条主要曲线几乎平行；因此，当输入电压略微摆动时，交点（工作）点会沿着 NDR IV 曲线剧烈移动。

在这种布置中，微分负电阻不是放大器；它只是放大器的一部分（一个二端*主动元件*）。*微分负电阻* 充当主动元件和*电源* 的组合构成了一个真正的*放大器*。

通过改变正电阻而不是电压可以实现相同的效果。在这种情况下，动态分压器是由两个变化的电阻组成的 - 正的和负的微分电阻。当正电阻略微改变其电阻时，负电阻会作为对“干预”的响应而剧烈改变其电阻。如果我们将跨负电阻的电压降作为输出，我们将获得一个灵敏的*电阻-电压* 转换器。

同样成功地，我们可以通过 S 型负微分电阻 NDR 制造放大器。为了获得最大增益但仍然保持在线性模式，R/R_NDR 比值现在必须*接近*但大于 1。看起来我们可以用一个普通的氖灯制造放大器？试试看，在这里描述一下:)

双稳态应用

电子器件

施密特触发器。在双稳态模式下工作的负微分电阻实际上充当一种奇特的二端*施密特触发器*。它可以用于各种开关应用，例如，制作各种*弛豫振荡器*（带*氖灯* 和其他 NDR）。

锁存器（触发器）。在双稳态模式下工作的负微分电阻表现出*迟滞*。如果对其进行适当偏置，使得静止点位于迟滞循环的中间，它可以充当*锁存器*（触发器）。因此，它可以用来记忆一位数据。例如：用氖灯充当带有灯光指示的触发器。

机械装置

在双稳态模式下工作的 NDR 是机械系统中的一种常见设计元素，这些机械系统被设计为具有“止动器”或“正向作用”或“咔嗒声”。一个流行的例子是众所周知的笔点击器。计算机键盘和鼠标上的按键也是很好的例子，将按键位置和向上力分别类比为电压和电流。当按下按键时，它最初会呈现出坚固且不断增加的向上力。超过临界点，就会进入一个向上力减小的区域，感觉像是“突然”屈服。这通常被称为“崩溃作用”机制。有几种键盘技术可以提供这种崩溃作用，例如弹簧屈服开关。

与上面的电子示例类似，所有这些在双稳态模式下工作的 NDR 器件都可以充当机械施密特触发器（点击式按钮）或机械触发器（拨动开关）。

进行比较

欧姆负电阻与微分负电阻

它们都是从电路中吸收能量的正电阻。
欧姆电阻具有恒定（稳定）电阻，而负微分电阻具有变化（动态）瞬时电阻。
只有一种欧姆电阻，但有两种负微分电阻（S 型和 N 型）。
它们都具有从坐标原点开始的 IV 曲线。

微分负电阻与真正的负电阻

负微分电阻可以是元件或电子电路，而真正的负电阻只有电路。
两种负电阻都是动态电子元件（电路）。
负微分电阻是动态电阻，而真正的负电阻是动态电源。
NDR IV 曲线总是从坐标原点开始，因为没有内部电源（因此，如果施加的电压为零，电流也为零，反之亦然）。
NDR IV 曲线可以占据坐标系的第一个或第三个象限。
真正的负电阻注入它们自己的能量，而微分负电阻控制外部能量。
负微分电阻不能独立使用；它们可以与电源结合使用来构建真正的负电阻。
作为负阻抗转换器 (NIC) 创建的真正的负电阻由一个恒定的欧姆电阻和一个变化的电压源组成，而这些基于 NDR 创建的负电阻由一个动态电阻和一个恒压源组成。
当串联连接时，S 型 NDR 通过降低自身跨其上的不希望出现的电压降来补偿等效正电阻跨其上的不希望出现的电压降，而真正的负电阻通过添加等效电压来做同样的事情。
当并联连接时，N 型 NDR 通过降低（最初）消耗的电流来补偿等效正电阻消耗的不希望出现的电流，而真正的负电阻通过添加等效电流来做同样的事情。

S 型与 N 型 NDR

它们都具有由其 IV 曲线中的一部分向左倾斜的直线表示的负阻区。
它们都具有从坐标原点开始的 IV 曲线。
当输入电压增加时，S 型 NDR 通过降低其瞬时电阻来产生负阻；当输入电流增加时，N 型 NDR 通过增加其瞬时电阻来产生负阻。
当串联连接时，S 型 NDR 通过降低自身跨其上的不希望出现的电压降来“帮助”输入电压源将所需的电流通过负载，而 N 型 NDR 通过增加电压降来“反对”它。
当并联连接时，S 型 NDR 通过转移更大的电流部分来“反对”输入电流源将所需的电流通过负载，而 N 型 NDR 通过转移更小的电流部分来“帮助”它。

另请参阅

负阻是基于一篇关于该现象的旧维基百科文章。

参考文献

外部链接

论坛讨论

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[1] 如何实现降阻、零阻和负微分阻？

[2] 锌负阻振荡器

[3] 电子电路教程（晶闸管）作者：托尼·库帕尔特

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