Кіріспе
Кернеудің артуы ток азаюына себеп болатын қасиет. Флуоресцентті шам, теріс дифференциалдық кедергісі бар құрылғы. Флуоресценттік түтік арқылы ток мөлшерінің артуы оның бойындағы кернеудің төмендеуіне әкеледі. Егер түтік тікелей қуат желісіне қосылса, түтік кернеуінің төмендеуі ток ағынын күшейте түседі, бұл оның доғарғанын және бұзылуына себеп болады. Бұл, Ом заңына сәйкес, қолданылған кернеудің артуына ток мөлшерінің пропорционалды өсуіне себеп болатын қарапайым кедергіге қайшы келеді, нәтижесінде оң кедергі пайда болады. Оң кедергі ток өтетін кезде энергияны жұмсайды, ал теріс кедергі энергияны өндіреді. Белгілі бір жағдайларда ол электр сигналының қуатын арттырып, күшейте алады. Теріс кедергі – бірнеше сызықтық емес электрондық компоненттерде кездесетін сирек кездесетін қасиет. Сызықтық емес құрылғыда кедергілердің екі түрін анықтауға болады: «статикалық» немесе «абсолюттік кедергі» – кернеу мен ток арақатынасы, және дифференциалдық кедергі – кернеудегі өзгерістің ток өзгерісіне қатынасы. «Теріс кедергі» термині теріс дифференциалдық кедергіні (ТДК) білдіреді. Жалпы, теріс дифференциалдық кедергі – екі қосқышты компонент, ол күшейтуге қабілетті, өз қосқыштарына қолданылатын тұрақты ток қуатын айнымалы ток шығыс қуатына айналдырады, айнымалы ток сигналын күшейту үшін, әсіресе микротолқынды жиіліктерде. Микротолқынды энергияның көп бөлігі теріс дифференциалдық кедергі құрылғыларымен өндіріледі. Олар гистерезис және бистабильдік қасиеттеріне де ие болуы мүмкін, сондықтан олар коммутациялық және жад схемаларында қолданылады. Теріс дифференциалдық кедергіге ие құрылғылардың мысалдары: туннельді диодтар, Ганн диодтары, газды шығару түтіктері, мысалы, неон шамдары және люминесцентті шамдар. Сонымен қатар, оң кері байланыспен транзисторлар мен күшейткіштер сияқты күшейткіш құрылғылары бар схемалар теріс дифференциалдық кедергіге ие болуы мүмкін. Олар осцилляторларда және белсенді сүзгілерде қолданылады. Сызықтық емес болғандықтан, теріс кедергі құрылғылары электр схемаларында кездесетін оң «омдық» кедергілерге қарағанда күрделі мінез-құлыққа ие. Көптеген оң кедергілерден айырмашылығы, теріс кедергі құрылғыға қолданылатын кернеуге немесе токқа байланысты өзгереді, ал теріс кедергі құрылғылары кернеудің немесе ток мөлшерінің шектеулі бөлігінде ғана теріс кедергіге ие бола алады. Көптеген материалдар, соның ішінде электр схемаларында кездесетін қарапайым (оң) кедергілер Ом заңына бағынады; олар арқылы өтетін ток кең ауқымдағы кернеуге пропорционал. Сызықтық емес компонентте ток-кернеу қисығы тік сызық емес, сондықтан Ом заңына бағынбайды. Омдық кедергілер үшін тең: Статикалық кедергі (хордалық кедергі, абсолюттік кедергі немесе жай ғана кедергі деп те аталады) – Бұл кедергінің жалпы анықтамасы; кернеуді токқа бөлу: Алайда бұл термин тәжірибеде қолданылмайды, өйткені «кедергі» термині тек пассивті компоненттерге қолданылады. Статикалық кедергі компоненттегі қуаттың таралуын анықтайды. Дифференциалдық кедергі (динамикалық деп те аталады) – сименде (бұрынғы мхо) өлшенеді, бұл бір ом кедергісі бар резистордың өткізгіштігі. Ал оң кедергі оң өткізгіштікке ие. Сондықтан, жоғарыдағы пассивті белгілеу бойынша, әдеттегі ток (жағымды зарядтың ағыны) құрылғы арқылы оң қосқыштан теріс қосқышқа, электр өрісінің бағыты бойынша өтеді. Ал бұл құрылғыларды ішкі көзден немесе қосқыштан энергия алуына байланысты екі топқа бөлуге болады: Пассивті теріс дифференциалдық кедергі құрылғылары (сурет 2 жоғарыда): Бұл «теріс кедергілердің» ең танымал түрі; пассивті екі қосқышты компоненттер, олардың ішкі ток-кернеу қисығы шектеулі диапазон бойынша кернеудің артуымен ток мөлшерінің төмендеуіне себеп болатын төмен қарай «қисайған» түріне ие. (сурет 3 жоғарыда). Белсенді құрылғылардың (қуат көздерінің) «статикалық» немесе «абсолюттік» кедергісі теріс деп есептелуі мүмкін (төмендегі теріс статикалық кедергі бөлімін қараңыз), бірақ аккумуляторлар, генераторлар және (оң кері байланыссыз) күшейткіштер сияқты қарапайым қуат көздерінің (тұрақты немесе айнымалы ток) оң дифференциалдық кедергісі (олардың көз кедергісі) бар. Сондықтан, бұл құрылғылар бір қосқышты күшейткіштер ретінде жұмыс істей алмайды немесе теріс дифференциалдық кедергілердің басқа мүмкіндіктеріне ие бола алмайды.
[[File:Fluorescent light strip 2 tube. JPG|thumb|upright=1.3|Fluorescent lamp, a device with negative differential resistance. In operation, an increase in current through the fluorescent tube causes a drop in voltage across it. If the tube were connected directly to the power line, the falling tube voltage would cause more and more current to flow, causing it to arc flash and destroy itself. This is in contrast to an ordinary resistor in which an increase of applied voltage causes a proportional increase in current due to Ohm's law, resulting in a positive resistance. While a positive resistance consumes power from current passing through it, a negative resistance produces power. Under certain conditions it can increase the power of an electrical signal, amplifying it. Negative resistance is an uncommon property which occurs in a few nonlinear electronic components. In a nonlinear device, two types of resistance can be defined: 'static' or 'absolute resistance', the ratio of voltage to current , and differential resistance, the ratio of a change in voltage to the resulting change in current The term negative resistance means negative differential resistance (NDR), In general, a negative differential resistance is a two terminal component which can amplify, converting DC power applied to its terminals to AC output power to amplify an AC signal applied to the same terminals. particularly at microwave frequencies. Most microwave energy is produced with negative differential resistance devices. They can also have hysteresis and be bistable, and so are used in switching and memory circuits. Examples of devices with negative differential resistance are tunnel diodes, Gunn diodes, and gas discharge tubes such as neon lamps, and fluorescent lights. In addition, circuits containing amplifying devices such as transistors and op amps with positive feedback can have negative differential resistance. These are used in oscillators and active filters. Because they are nonlinear, negative resistance devices have a more complicated behavior than the positive "ohmic" resistances usually encountered in electric circuits. Unlike most positive resistances, negative resistance varies depending on the voltage or current applied to the device, and negative resistance devices can only have negative resistance over a limited portion of their voltage or current range. Most materials, including the ordinary (positive) resistances encountered in electrical circuits, obey Ohm's law; the current through them is proportional to the voltage over a wide range. In a nonlinear component the I–V curve is not a straight line, so it does not obey Ohm's law. which are equal for ohmic resistances:
thumb|The quadrants of the I–V plane, showing regions representing passive devices (white) and active devices (red)
Static resistance (also called chordal resistance, absolute resistance or just resistance) – This is the common definition of resistance; the voltage divided by the current: However this term is never used in practice, because the term "resistance" is only applied to passive components. Static resistance determines the power dissipation in a component. Differential resistance (also called dynamic, It is measured in siemens (formerly mho) which is the conductance of a resistor with a resistance of one ohm. while a positive resistance will have a positive conductance. Therefore, from the passive sign convention above, conventional current (flow of positive charge) is through the device from the positive to the negative terminal, in the direction of the electric field E (decreasing potential). and these devices can be divided into two categories depending on whether they get their power from an internal source or from their port:
thumb
Passive negative differential resistance devices (fig. 2 above): These are the most well known type of "negative resistances"; passive two terminal components whose intrinsic I–V curve has a downward "kink", causing the current to decrease with increasing voltage over a limited range. (fig. 3 above). Although the "static" or "absolute" resistance of active devices (power sources) can be considered negative (see Negative static resistance section below) most ordinary power sources (AC or DC), such as batteries, generators, and (non positive feedback) amplifiers, have positive differential resistance (their source resistance). Therefore, these devices cannot function as one port amplifiers or have the other capabilities of negative differential resistances.
Қайталама осцилляторлар
Егер LC тізбегі жоғарыда көрсетілгендей оң кері байланыс күшейткішінің кірісіне қосылса, теріс дифференциалдық кіріс кедергісі күйделген тізбекке тән оң шығыс кедергісін жоя алады. Бұл, тиімді түрде, нөлдік айнымалы ток кедергісіне (jω осьіндегі полюстер) ие күйделген тізбек құрады. Бұл теріс кедергі моделі кері байланыс осцилляторының жұмысын талдаудың балама әдісі болып табылады.
Тарих
Теріс кедергі алғаш рет 19 ғасырда жарықтандыруға қолданылған электр доғаларын зерттеу барысында анықталды. 1881 жылы Альфред Ниауде доға тогының артуымен бірге доға электродтарындағы кернеудің уақытша төмендегенін байқады, бірақ көптеген зерттеушілер мұны температураның салдарынан туындаған екіншілік эффекті деп есептеді. 1895 жылдан бастап Герта Айртон күйеуі Уильямның зерттеулерін, доғалардың ток-кернеу (I–V) қисығын өлшейтін бірқатар мұқият тәжірибелермен толықтырып, қисықта теріс еңіс аймақтары бар екенін анықтады, бұл қызу дауға себеп болды. 1896 жылы Фрит пен Роджерс, Айртонның қолдауымен, сол жылы Елиу Томсон LC тізбегін доғаның электродтарына қосып, теріс кедергілі осциллятор жасады – бұл электронды осциллятордың алғашқы мысалы болуы мүмкін. Лондон Орталық Техникалық Колледжінің студенті Уильям Дадделл Томсонның доға осцилляторын көпшілік назарына жеткізді, содан кейін ол 1920 жылдарға дейін кеңінен қолданылған Поулсен доғалық радио хабар тарату құрылын ойлап тапты. Вакуумдық түтікшеде электрондар пластиналық электродқа соққанда, олар түтікшенің бетінен қосымша электрондарды шығарып, пластинадан ток ағызып, пластина тогын азайтады. Ол сондай-ақ теріс сыйымдылық пен индуктивтілікті алғашқылардың бірі болып хабарлады. және Г. В. Пикард. Олар радиодетекторлар ретінде сезімталдығын арттыру үшін түйіспелерді тұрақты токпен зарядтағанда, кейде олардың өздігінен тербеліске түсетінін байқады. Ол осыны пайдаланып транзистор ойлап табылғанға дейін 25 жыл бұрын қатты күйдегі күшейткіштер, осцилляторлар, күшейткіш және регенеративті радио қабылдағыштар жасады. Кейін ол тіпті супергетеродин қабылдағышын да құрастырды. Диодтардың вакуумдық түтікшелерге қарағанда кішкентай түйісу өлшемдерінің арқасында паразиттік сыйымдылығы төмен болғандықтан, олар жоғары жиіліктерде жұмыс істей алады, ал туннельді диодты осцилляторлар микротолқынды жиіліктерде қуатты, қарапайым вакуумдық түтікше осцилляторларының шегінен жоғары деңгейде өндіре алады. Оның өнертабысы микротолқынды осцилляторлар ретінде қолдану үшін басқа теріс кедергілі жартылай өткізгіш құрылғыларды іздеуге түрткі болды, нәтижесінде IMPATT диоды, Gunn диоды, TRAPATT диоды және тағы да басқалары ашылды. 1969 жылы Курокава теріс кедергілі тізбектердегі тұрақтылық шарттарын анықтады. Қазіргі уақытта теріс дифференциалдық кедергілі диодты осцилляторлар микротолқынды энергияның ең көп қолданылатын көздері болып табылады, соңғы онжылдықтарда көптеген жаңа теріс кедергілі құрылғылар табылды.