Negative Resistance (음의 저항)

전자공학에서 저항의 성질이 음의 값을 가질 수 있다는, 따라서 에너지를 소모하는 대신 생성할 수 있다는 혼란스러운 개념이 있습니다.

음의 저항이란 무엇일까요?

전통적인 전자공학에서 저항은 부품이 전류의 흐름을 얼마나 방해하는지를 측정하는 것입니다. 일반적으로 이는 에너지가 열로 소산됨을 의미합니다. 그러나 음의 저항은 이 개념을 뒤집습니다.

정의: 음의 저항은 부품 양단의 전압이 증가함에 따라 그 부품을 통과하는 전류가 감소할 때 발생합니다.
특이한 동작: 일반 저항처럼 전력을 소산하는 대신, 음의 저항을 나타내는 부품은 특정 조건 하에서 신호를 증폭하거나 전력을 생성할 수 있습니다.

그 이면의 과학

공상과학처럼 들릴 수 있지만, 실제 물리학 및 공학 원리에 기반합니다. 작동 방식은 다음과 같습니다.

터널 다이오드: 음의 저항의 일반적인 예는 터널 다이오드에서 찾을 수 있습니다. 이러한 소자는 양자 역학적 효과를 이용하여 전압 증가가 전류 감소로 이어지는 영역을 나타냅니다.
N형 특성: 특정 반도체 재료와 구성에서 음의 미분 저항(NDR)을 관찰할 수 있으며, 이로 인해 이러한 특이한 동작이 나타납니다.

응용 분야: 마법과 현실이 만나는 곳

왜 이렇게 반직관적인 것을 원하는지 궁금할 것입니다. 이 현상을 활용하는 실제 응용 분야는 다음과 같습니다.

주의 사항

흥미롭고 유용하지만, 음의 저항에는 고유한 과제가 있습니다. 이러한 부품은 제대로 관리되지 않으면 회로 불안정을 초래할 수 있으므로 신중한 설계 고려가 필요합니다.

따라서 다음에 저항이 에너지를 소산하는 대신 생성한다는 이야기를 들으면, 마법이 거의 현실처럼 보이는 최첨단 전자공학의 세계로 들어가고 있다는 것을 기억하십시오.

이렇게 생각해 보세요:

일반 저항: 물레방아가 강의 흐름을 늦추고 에너지를 곡물을 갈아내는 것과 같은 다른 것으로 변환하는 것과 같습니다.
음의 저항: 실제로 강의 흐름을 더 빠르게 하는 물레방아를 상상해 보세요. 시스템에 에너지를 추가하는 대신 가져가는 것이 아니라 에너지를 추가합니다.

반직관적으로 보이지만, 특정 전자 회로에서 부품은 음의 저항을 나타내어 신호를 증폭하고 에너지를 소산하는 대신 생성할 수 있습니다. 이 매력적인 현상은 발진기에서 신호 증폭기에 이르기까지 다양한 응용 분야에 활용됩니다.

신호 증폭: 음의 저항 소자는 약한 전기 신호를 증폭하여 발진기와 증폭기와 같은 응용 분야에서 귀중하게 사용할 수 있습니다.
발진기 설계: 음의 저항은 통신 시스템을 포함한 다양한 기술에서 필수적인 주기적인 전자 신호를 생성하는 발진기를 구축하는 데 중요합니다.
센서 응용 분야: 일부 센서는 음의 저항 특성을 사용하여 감도와 검출 기능을 향상시킵니다.

음의 저항의 단점: