Основные виды газовых разрядов применяемых в источниках и генераторах плазмы, их особенности, страница 15

Отсюда следует, что для определения отрицательного сопротивления кроме его абсолютного значения необходимы еще и другие параметры. Оказывается, что вторым параметром отрицательного сопротивления можно считать тип его устойчивости. Ключом к решению этой проблемы является закон причинности, согласно которому у реальных систем следствие должно возникать после причины. Этот закон природы позволяет, прежде всего, определить вид кривых отрицательных сопротивлений, а затем и тип устойчивости.

2.6-7.6.3.1. Виды годографов.

До сих пор мы исходили из того, что для получения однозначных результатов измерений отрицательные сопротивления S - типа необходимо управлять напряжением, а сопротивления N - типа — током. Обе упомянутые управляющие величины следует рассматривать как причины, а вызванные ими токи (при S - типе) или напряжения (при N - типе) согласно закону причинности — как следствия. Если установить рабочую точку на падающей части характеристики, причем управляющая величина (ток или напряжение достаточно низкой частоты) будет изменяться в небольших пределах, то входное сопротивление будет находиться на отрицательной действительной оси комплексной плоскости сопротивления (рисунок 2.6-7.18.). При возрастании частоты управляющей переменной величины ω, ход годографов для обоих типов характеристик будет иметь различное направление.

2.6-7.6.3.2. Отрицательное сопротивление S - типа, управляемое напряжением.

При такой характеристике напряжение U является причинной величиной, а ток I представляет собой следствие. Согласно закону причинности ток I должен отставать от напряжения U. Так как напряжение опережает ток, в комплексной плоскости сопротивления угол сдвига фаз положителен и равен +180° (рисунок 2.6-7.18.а), что соответствует отрицательному сопротивлению. С увеличением частоты ток еще больше отстает от напряжения, иначе говоря, угол сдвига фаз между током и напряжением увеличивается. Вследствие этого годограф в математическом смысле имеет положительное направление (против часовой стрелки) и перемещается в пределах третьего квадранта плоскости сопротивления.

2.6-7.6.3.3. Отрицательное сопротивление N-типа, управляемое током.

При таком типе характеристики ток является причинной величиной, а напряжение представляет собой следствие. Согласно закону причинности напряжение отстает от тока. В комплексной плоскости сопротивления, поскольку ток опережает напряжение, для отрицательного сопротивления получается отрицательный начальный угол сдвига фаз, равный — 180°. Здесь также при увеличении частоты увеличивается угол сдвига фаз между током и напряжением. В комплексной плоскости сопротивления угол сдвига фаз превышает — 180°; годограф отрицательного. Сопротивления в математическом смысле имеет отрицательное направление (по часовой стрелке) и перемещается в пределах второго квадранта (рисунок 2.6-7.18.б.).

Таким образом определяются направления годографов для обоих типов характеристик. Кроме того, появляется возможность по двум измерениям при переменном токе определять тип неизвестного отрицательного сопротивления. При этом следует производить измерения входного сопротивления на двух достаточно далеко отстоящих частотах и следить за направлением годографа при возрастании частоты. При положительном (в математическом смысле) направлении годографа отрицательное сопротивление управляется напряжением, а при отрицательном — током.