Resistencia negativa

En electrónica, la resistencia negativa es una propiedad de algunos circuitos y dispositivos eléctricos en los que un aumento de voltaje a través de los terminales del dispositivo provoca en una disminución de la corriente eléctrica a través de ella.^[4]​^[5]​

Lámpara fluorescente, un dispositivo con resistencia diferencial negativa.^[1]​^[2]​ En funcionamiento, un incremento de corriente a través del tubo fluorescente provoca una caída en el voltaje a través de él. Si el tubo se conectara directamente a la línea eléctrica, la caída del voltaje del tubo causaría que fluyera más y más corriente, causando que se inflamase y se destruyese.^[1]​^[3]​ Para evitar esto, los tubos fluorescentes se conectan a la línea eléctrica con un balasto, que agrega impedancia positiva (resistencia de CA) al circuito para contrarrestar la resistencia negativa del tubo, limitando la corriente.^[1]​

Un diodo Gunn, un dispositivo semiconductor con resistencia diferencial negativa, usado en osciladores electrónicos para generar microondas

Esto se opone a lo que ocurre en una resistencia ordinaria, en la cual un aumento del voltaje aplicado causa un aumento proporcional de la corriente debido a la ley de Ohm, resultando en una resistencia positiva.^[6]​ Mientras que una resistencia positiva consume energía de la corriente que pasa a través de ella, una resistencia negativa produce energía.^[7]​^[8]​ Bajo ciertas condiciones puede aumentar la potencia de una señal eléctrica, amplificándola.^[3]​^[9]​^[10]​

La resistencia negativa es una propiedad poco común que ocurre en unos pocos componentes electrónicos no lineales. Se utiliza en osciladores y amplificadores electrónicos,^[11]​ particularmente a frecuencias de microondas. La mayoría de la energía de microondas se produce con dispositivos de resistencia diferencial negativa.^[12]​ También pueden tener histéresis^[13]​ y ser biestables, y por lo tanto se utilizan en conmutación y circuitos de memoria.^[14]​ Algunos ejemplos de dispositivos con resistencia diferencial negativa son los diodos túnel, diodos Gunn y tubos de descarga de gas tales como las lámparas de neón. Además, los circuitos que contienen dispositivos de amplificación tales como transistores y amplificadores operacionales con retroalimentación positiva pueden tener resistencia diferencial negativa, utilizanndose en osciladores y filtros activos.

Debido a que son no lineales, los dispositivos de resistencia negativa tienen un comportamiento más complicado que las resistencias "óhmicas" positivas usualmente encontradas en los circuitos eléctricos. A diferencia de la mayoría de las resistencias positivas, la resistencia negativa varía dependiendo de la tensión o corriente aplicada al dispositivo, y los dispositivos de resistencia negativa pueden tener resistencia negativa sólo en una parte limitada de su rango de voltaje o corriente. Por lo tanto no existe una "resistencia negativa" real, análoga a una "resistencia positiva", que tenga una resistencia negativa constante sobre una gama arbitrariamente amplia de corriente.

Lista de dispositivos de resistencia negativa

Los siguientes dispositivos tienen componentes electrónicos con resistencia diferencial negativa :

• diodo túnel,^[15]​^[16]​ diodo de túnel resonante^[17]​ y otros diodos semiconductores que utilizan el mecanismo de túnel^[18]​
• diodo Gunn ^[19]​ y otros diodos que utilizan el mecanismo de electrones transferidos^[18]​
• diodo IMPATT,^[16]​^[19]​ diodo TRAPATT otros diodos que utilizan el mecanismo de ionización por impacto^[18]​
• Algunos transistores NPN con E-C invertidos polarizados, conocidos como negistor^[20]​
• transistor uniunión (UJT)^[15]​^[16]​
• tiristores^[15]​^[16]​
• triodo y tubos de vacío tetrodo que funcionan en el modo dynatron^[9]​^[21]​
• Algunos tubos de magnetrón y otros tubos de vacío para microondas^[22]​
• maser^[23]​

• amplificador paramétrico^[24]​

Las descargas eléctricas a través de gases también exhiben una resistencia diferencial negativa,^[25]​^[26]​ incluyendo estos dispositivos:

• arco eléctrico^[27]​
• tubos tiratrón^[28]​
• lámpara de neón^[6]​
• lámpara fluorescente^[2]​
• otros tubos de descarga de gas^[1]​^[16]​

Además, los circuitos activos con resistencia diferencial negativa también pueden construirse con dispositivos de amplificación como transistores y amplificadores operacionales, usando retroalimentación.^[16]​^[29]​^[30]​ En los últimos años se han descubierto varios nuevos materiales y dispositivos experimentales de resistencia diferencial negativa.^[31]​ Los procesos físicos que causan resistencia negativa son diversos,^[32]​^[18]​^[31]​ y cada tipo de dispositivo tiene sus propias características de resistencia negativa, especificadas por su curva de corriente-tensión.^[10]​^[16]​

Referencias

1. Sinclair, Ian Robertson (2001). Sensors and transducers, 3rd Ed.. Newnes. pp. 69-70. ISBN 0750649321. 
2. Kularatna, Nihal (1998). Power Electronics Design Handbook. Newnes. pp. 232-233. ISBN 0750670738. desde el original el 21 de diciembre de 2017. 
3. Aluf, Ofer (2012). Optoisolation Circuits: Nonlinearity Applications in Engineering. World Scientific. pp. 8-11. ISBN 9814317004. 
4. Amos, Stanley William; Amos, Roger S.; Dummer, Geoffrey William Arnold (1999). Newnes Dictionary of Electronics, 4th Ed.. Newnes. p. 211. ISBN 0750643315. 
5. Graf, Rudolf F. (1999). Modern Dictionary of Electronics, 7th Ed.. Newnes. p. 499. ISBN 0750698667. 
6. Shanefield, Daniel J. (2001). Industrial Electronics for Engineers, Chemists, and Technicians. Elsevier. pp. 18-19. ISBN 0815514670. 
7. Carr, Joseph J. (1997). Microwave & Wireless Communications Technology. USA: Newnes. pp. 313-314. ISBN 0750697075. 
8. Groszkowski, Janusz (1964). Frequency of Self-Oscillations. Warsaw: Pergamon Press - PWN (Panstwowe Wydawnictwo Naukowe). pp. 45-51. ISBN 1483280306. 
9. Gottlieb, Irving M. (1997). Practical Oscillator Handbook. Elsevier. pp. 75-76. ISBN 0080539386. 
10. Kaplan, Ross M. (diciembre de 1968). Equivalent circuits for negative resistance devices. Technical Report No. RADC-TR-68-356. Rome Air Development Center, US Air Force Systems Command. pp. 5-8. Consultado el 21 de septiembre de 2012. 
11. Shahinpoor, Mohsen; Schneider, Hans-Jörg (2008). Intelligent Materials. London: Royal Society of Chemistry. p. 209. ISBN 0854043357. 
12. Golio, Mike (2000). The RF and Microwave Handbook. CRC Press. p. 5.91. ISBN 1420036769. 
13. Kumar, Umesh (abril de 2000). «Design of an indiginized negative resistance characteristics curve tracer». Active and Passive Elect. Components (Hindawi Publishing Corp.) 23: 1-2. Consultado el 3 de mayo de 2013. 
14. Beneking, H. (1994). High Speed Semiconductor Devices: Circuit aspects and fundamental behaviour. Springer. pp. 114-117. ISBN 0412562200. 
15. Fogiel, Max (1988). The electronics problem solver. Research & Education Assoc. pp. 1032.B-1032.D. ISBN 0878915435. 
16. Rybin, Yu. K. (2011). Electronic Devices for Analog Signal Processing. Springer. pp. 155-156. ISBN 9400722044. 
17. Iezekiel, Stavros (2008). Microwave Photonics: Devices and Applications. John Wiley and Sons. p. 120. ISBN 0470744863. 
18. Kapoor, Virender; S. Tatke (1999). Telecom Today: Application and Management of Information Technology. Allied Publishers. pp. 144-145. ISBN 8170239605. 
19. Radmanesh, Matthew M. (2009). Advanced RF & Microwave Circuit Design. AuthorHouse. pp. 479-480. ISBN 1425972438. 
20. url = «Archived copy». desde el original el 6 de septiembre de 2006. Consultado el 8 de septiembre de 2006. 
21. Whitaker, Jerry C. (2005). The electronics handbook, 2nd Ed.. CRC Press. p. 379. ISBN 0849318890. desde el original el 31 de marzo de 2017. 
22. Gilmour, A. S. (2011). Klystrons, Traveling Wave Tubes, Magnetrons, Cross-Field Amplifiers, and Gyrotrons. Artech House. pp. 489-491. ISBN 1608071847. desde el original el 28 de julio de 2014. 
23. Illingworth, Valerie (2009). Astronomy. Infobase Publishing. p. 290. ISBN 1438109326. 
24. Rao, R. S. (2012). Microwave Engineering. PHI Learning Pvt. Ltd. p. 440. ISBN 8120345142. 
25. Raju, Gorur Govinda (2005). Gaseous Electronics: Theory and Practice. CRC Press. p. 453. ISBN 0203025261. desde el original el 22 de marzo de 2015. 
26. Siegman, A. E. (1986). Lasers. University Science Books. p. 63. ISBN 0935702113. desde el original el 7 de abril de 2016. , fig. 1.54
27. Ayrton, Hertha (16 de agosto de 1901). «The Mechanism of the Electric Arc». The Electrician (London: The Electrician Printing & Publishing Co.) 47 (17): 635-636. Consultado el 2 de enero de 2013. 
28. Satyam, M.; K. Ramkumar (1990). Foundations of Electronic Devices. New Age International. p. 501. ISBN 8122402941. desde el original el 10 de septiembre de 2014. 
29. Ghadiri, Aliakbar (Fall 2011). Design of Active-Based Passive Components for Radio Frequency Applications. PhD Thesis. Electrical and Computer Engineering Dept., Univ. of Alberta. pp. 9-10. desde el original el 28 de junio de 2012. Consultado el 21 de marzo de 2014. 
30. see "Negative resistance by means of feedback" section, Pippard, A. B. (2007). The Physics of Vibration. Cambridge University Press. pp. 314-326. ISBN 0521033330. desde el original el 21 de diciembre de 2017. 
31. Franz, Roger L. (24 de junio de 2010). «Use nonlinear devices as linchpins to next-generation design». Electronic Design magazine (Penton Media Inc.). Archivado desde el original el 16 de julio de 2015. Consultado el 17 de septiembre de 2012. , . An expanded version of this article with graphs and an extensive list of new negative resistance devices appears in Franz, Roger L. (2012). «Overview of Nonlinear Devices and Circuit Applications». Sustainable Technology. Roger L. Franz personal website. Consultado el 17 de septiembre de 2012. 
32. Iniewski, Krzysztof (2007). Wireless Technologies: Circuits, Systems, and Devices. CRC Press. p. 488. ISBN 0849379962. 

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