[lcamtuf] untersucht das Konzept des negativen Widerstands umfassender als erwartet. Während bei einem normalen Widerstand der Strom mit steigender Spannung zunimmt, nimmt der Strom bei einem negativen Widerstand ab, wenn die Spannung steigt. Beim negativen differentiellen Widerstand (NDR) weist die I–V-Kurve in bestimmten Bereichen der nichtlinearen Spannungs-Strom-Beziehung eine negative Steigung auf. Bei Neonlampen kann eine Erhöhung des Stroms nach dem Zünden der Lampe die Spannung senken.
Als passives Bauteil gibt es keinen realen Widerstand von beispielsweise -100 Ω; ein solches Gerät würde die Schaltung mit Energie versorgen und eine externe Quelle erfordern. Mit einer auf einem Operationsverstärker basierenden Schaltung lässt sich im Arbeitsbereich ein idealer konstanter negativer Widerstand erzeugen, allerdings kann die Schaltung beschädigt werden, wenn dieser Bereich überschritten wird. Das Konzept, dessen praktische Anwendung auf spezielle Fälle beschränkt ist, hilft dabei, außergewöhnliche Beispiele wie die Tunneldiode zu verstehen.
Warum wichtig
Diese Unterscheidung ist für die Schaltungsanalyse wichtig, weil sie zeigt, dass der Ausdruck negativer Widerstand nicht ein einziges physikalisches Bauteil, sondern unterschiedliche Betriebsweisen beschreiben kann. Dass das NDR-Verhalten nur in bestimmten Bereichen der Spannungs-Strom-Kurve auftritt, bedeutet, dass Beispiele wie die Neonlampe und die Tunneldiode nicht nach denselben Regeln wie gewöhnliche Widerstände bewertet werden können. Die mit einem Operationsverstärker aufgebaute Schaltung ermöglicht zwar die Untersuchung des Konzepts im Labor- und Designkontext, zeigt aber auch, dass die Zuverlässigkeit bei einer Überschreitung der Betriebsgrenzen von den Bedingungen der Schaltung abhängt. Damit bietet das Thema eher einen Rahmen zum Verständnis nichtlinearer Verhaltensweisen als die Suche nach einem in alltäglichen Schaltungen verbreiteten Bauteil; offen bleibt, in welchen speziellen Anwendungen dieses Verhalten einen praktischen Nutzen bieten könnte.