Wat is negatieve weerstand en waardoor ontstaat deze?

Wat is negatieve weerstand en waardoor ontstaat deze?

Wat is negatieve weerstand en waardoor ontstaat deze?

Negatieve weerstand is een fenomeen waarbij een toename van de spanning over een apparaat of component leidt tot een afname van de stroom er doorheen, in tegenstelling tot het typische gedrag van weerstanden waarbij een toename van de spanning resulteert in een toename van de stroom (positieve weerstand). Dit betekent dat naarmate de spanning die wordt aangelegd over een apparaat dat een negatieve weerstand vertoont, toeneemt, de stroom die er doorheen vloeit afneemt.

In klasse 12-studies of in de elektronica wordt negatieve weerstand vaak besproken in de context van bepaalde halfgeleiderapparaten, zoals tunneldiodes of sommige typen transistors. Tunneldiodes vertonen bijvoorbeeld een gebied in hun stroom-spanningskarakteristiek waar de helling negatief is, wat duidt op negatief weerstandsgedrag.

Verschillende factoren kunnen ervoor zorgen dat er negatieve weerstand in een apparaat ontstaat. Een veel voorkomende oorzaak is de aanwezigheid van kwantummechanische effecten of de configuratie van energiebanden in bepaalde halfgeleidermaterialen. In tunneldiodes ontstaat bijvoorbeeld negatieve weerstand als gevolg van kwantumtunnelverschijnselen over een smal uitputtingsgebied in de diodestructuur. In andere apparaten kan negatieve weerstand worden gecreëerd via feedbackmechanismen of specifieke dopingprofielen die de transportkarakteristieken van de drager veranderen.

Een negatieve weerstandswaarde vindt plaats wanneer de spanning-stroomrelatie van een apparaat of component een negatieve helling vertoont op de stroom-spanningscurve. Deze meting geeft aan dat het verhogen van de spanning die op het apparaat wordt toegepast, leidt tot een afname van de stroom er doorheen. Het kan experimenteel worden waargenomen en is cruciaal in toepassingen waarbij oscillaties, versterking of schakelkarakteristieken gewenst zijn.

Negatieve weerstand verschilt van positieve weerstand in de spanning-stroomrelatie. Positieve weerstand, die typerend is voor de meeste weerstanden en geleiders, vertoont een lineair of niet-lineair verband waarbij een toename van de spanning leidt tot een proportionele toename van de stroom (de wet van Ohm). Negatieve weerstand vertoont daarentegen een omgekeerde relatie waarbij een toename van de spanning een afname van de stroom veroorzaakt.

Het principe van negatieve weerstand komt voort uit de unieke elektronische eigenschappen van bepaalde materialen of apparaten. In halfgeleiders zoals tunneldiodes treedt negatieve weerstand op als gevolg van kwantummechanische effecten waardoor elektronen onder specifieke omstandigheden door een potentiële barrière kunnen tunnelen. Dit tunneleffect creëert een gebied in de stroom-spanningskarakteristiek waar de weerstand negatief lijkt, wat zich manifesteert als een onderscheidend gedrag dat nuttig is in toepassingen zoals oscillatoren, signaalopwekking en schakelcircuits. Het begrijpen en gebruiken van negatieve weerstandsprincipes is essentieel bij het ontwerpen van geavanceerde elektronische schakelingen en bij theoretische studies van de halfgeleiderfysica.

Recent Updates