¿Qué es la resistencia negativa?

Las resistencias negativas son un comportamiento en el que la corriente y el voltaje son inversamente proporcionales entre sí. Un circuito normal con una resistencia que sigue la ley de ohmios tiene una caída de corriente, cuando el voltaje disminuye. En caso de una resistencia negativa, la corriente aumenta con una caída de voltaje.

En la práctica, no hay nada como una resistencia negativa. Su comportamiento justo en el gráfico V-I, donde hay una pendiente negativa, y operar en esa región le daría un comportamiento de resistencia negativa.

En este gráfico a continuación, puede ver la región donde el elemento muestra un comportamiento de resistencia negativo.

Creo que los diodos de túnel y algunos otros tipos de diodos exhiben este comportamiento.

Para entender la resistencia negativa, comienza con lo que realmente es una resistencia. Para cualquier resistencia normal (positiva), es una medida de cuánto voltaje se acumula a través de la resistencia en función de una corriente conocida. Esto es exactamente lo que describe la ley de Ohm:

R = V / I

O poner en unidades comunes:

Ω = V / A

En otras palabras, un ohmio es un voltio por amperio. Si pasa 1 amperio a través de una resistencia y eso hace que haya 3 voltios a través de la resistencia, entonces tiene una resistencia de 3..

Una resistencia negativa no es diferente, solo que el signo de la resistencia es negativo. Si colocas 1 amperio a través de una resistencia de -3, obtienes -3 V. La razón por la que esto puede sonar poco intuitivo es porque estas cosas no existen en la naturaleza. Recuerdo al profesor Gisser en la universidad explicando la resistencia negativa. Terminó diciendo "Tengo un frasco de ellos en mi oficina. Puedes venir más tarde y ver algunos si quieres". , luego miró alrededor para ver quién se rió. Sorprendentemente, hubo algunos que se sentaron allí con miradas en blanco preguntándose qué fue tan divertido.

Para comprender por qué estas cosas no existen naturalmente, considere la transferencia de energía. La potencia en una carga es el voltaje que atraviesa la corriente a través de ella. Tenga en cuenta que con una resistencia negativa, el voltaje y la corriente tienen signos opuestos. Eso significa que cuando se aplica un voltaje a una resistencia negativa, la potencia es negativa, lo cual es otra forma de decir que está produciendo potencia, no disipándola. Si coloca -100 Ω a través de una batería de 2.2 V, entonces los 22 mA que fluirán cargarán la batería, no la descargarán. Una potencia de fuentes de resistencia negativa.

Los circuitos inteligentes pueden emular resistencias negativas, limitadas a un rango específico de voltaje y corriente. Sin embargo, ese circuito siempre está alimentado y lo que está conectado recibirá algo de esa potencia.

Se dice que los dispositivos pasivos muestran una resistencia negativa, pero lo que realmente está sucediendo es que la pendiente de los voltios en función de la curva de amperios es negativa en alguna región. La magnitud real sigue siendo positiva, que es otra forma de decir que los voltios, en función de la curva de Amps, permanecen en el primer y tercer cuadrante (donde el dispositivo absorbe energía en lugar de obtenerla). Ciertos tipos de diodos y la base de un transistor sin unión presentan una pendiente negativa en alguna parte de su respuesta V / A. Estos a veces se denominan dispositivos de resistencia negativa, aunque eso se refiere solo a su pendiente en un rango limitado.