设计人员可以利用最新的制造技术和扩展阵列材料，用于非线性装置(见“使用非线性器件作为下一代设计的关键然而，他们也应该探索具有负微分电阻(NDR)的组件的潜在应用。
多功能振荡器
也许最明显的应用是振荡器。设计人员可以选择建筑振荡器的许多不同方法之一。不需要特定的NDR设备，但即使是最简单的电感电容器或晶体振荡器也通过负电阻，或者更广泛地说，负阻抗，元素。许多市售的部件提供了组装这些电路所需的有效负电阻。
当谈到负电阻在产生振荡中的根本重要性时，在简单的单器件电路中，振荡总是要求在某些频率范围内，在输入端或输出端存在负电阻。1电容反馈是一种利用非相电压产生负电阻的简单方法。
负阻振荡器的名字众所周知，如Van der Pol, Barkhausen, Kurokawa, Pierce和Colpitts。在这个领域的其他可能的应用包括高频率稳定晶体振荡器、电压控制振荡器和混频器。
许多NDR设备在微波频率方面确实很出色。Gunn和冲击电离雪崩穿越时间(IMPATT)二极管用于毫米波波长(请再次参阅“使用非线性器件作为下一代设计的关键”)。因此，10-GHz振荡器和混频器的应用已经成为标准。
现在，工程师们正在巩固700-GHz的应用程序，并希望将性能扩展到太赫兹范围。正如电子行业向高频操作的趋势一样，这也是NDR设备世界的情况。
数字逻辑和记忆
如果负电阻可以在两个状态之间产生振荡，则可以将任一状态保持一段时间以用作锁存器或开关。实际上，基于NDR的双稳态设备通常会发现它们进入数字存储器。它已被用基于隧道的SRAM显示，并且正在进行研究涉及优化与CMOS兼容的硅基电池。
数字应用中特别有趣的是超越传统二进制逻辑的潜力。正在进行的研究涉及NDR技术，该技术用于产生多种稳定的逻辑状态。事实上，在砷化镓(GaAs)共振隧穿结构中已经证明了三态和四态逻辑。的图显示了扩展从一个单一的NDR峰和山谷到三个连续的。
多个NDR区域实现多个逻辑状态可能导致高度致密的装置和比晶体管晶体管逻辑（TTL），发射极耦合逻辑（ECL）或CMOS逻辑的前几代电路元件更少。还已经证明了三个以上的态，其中在包含单电子晶体管和MOSFET的装置中观察到的无限数量的NDR峰值。2
峰值谷比（PVR）通常被称为NDR器件的优点图，它提供了一种帮助比较不同设备性能的方法。但是对于逻辑应用，PVR通常不需要大于5到10。但是对于大规模的存储器，最小化待机功耗最小化并要求尽可能高的PVR。其他研究人员认为，电容和峰值电流密度比PVR更适用于NDR开关的优点。
正如我们所注意到的，直到最近，隧道和相关器件的采用一直受到阻碍，因为很难在与硅基系统兼容的结构中获得这种类型的行为，而不是III-V材料。因此，随着硅实现技术的不断进步，另一种策略是采用一种三端结构，如门控二极管。
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与没有NDR属性的传统二极管不同，栅极控制的类型可以产生由于在从耗尽到反转模式而过渡时漏电流突然下降的N形I-V曲线。基于通用P-N-P-N器件的记忆，具有与晶体晶体管，糖尿病和三端双向可控硅常用的施工类似的结构。
将器件尺寸减小到最小的研究表明，单电子隧穿或其互补器件，即单孔晶体管，可以有效地应用于逻辑应用。NDR和电导开关是目前最先进的分子电子结研究中普遍存在的现象。
从这个角度来看，工程师约翰·冯·诺伊曼(John von Neumann)等人早在50年前就在“参数器”(parameteron)中提出了类似的电路功能，“参数器”是振荡器和时钟的通用元素的复杂组合。这种预见与分子电子学的进展结合在一起，凸显了作为逻辑元件的开关数量几乎无限的潜力。我们即将实现的梦想，非常小和快速的多功能开关，能够多种状态。
除了振荡器和逻辑，NDR应用还可以扩展到高频混频器和模数转换器。这些应用程序才刚刚开始被充分探索，可能是因为许多其他现有的解决方案可以满足今天的需求。NDR设备的未来对于新的应用仍然是开放的。
用于NDR设备的新兴材料
产生NDR行为的不同材料的程度是巨大的。例如，硫属元素化物 - 族VI元素，如氧和硫，但最值得注意的是硒和碲 - 具有强烈的产生非线性电气行为的倾向。而不是详细讨论许多可能的材料集，表1-3列表可以产生NDR的不同材料类别类型的示例。
最受欢迎的应用与新型内存有关。建立记忆的可能方法的多样性是相当惊人的。最近的NDR行为研究在纳米和分子尺度领域显示了许多前景。根据特定的材料要求和性能要求定制设备现在是可能的。
表1列出了一些例子用无机材料制成的装置，不传统的半导体。I-V行为的类型，可实现的PVR以及操作频率的方面说明了使这些新兴NDR设备的各种方式。
当缀合以形成能够传导或掺杂有助于改善传导的添加剂的大型连续带，有机（碳基）化合物构成相对较新的电子设备。有些人称之为“塑料二极管”或类似的名称。未来的用途可以支持机械放置和焊接部件的硬件的演变，并焊接到印刷电子设备。表2提供了一种抽样有机和分子系统的研究。
基于富勒烯或巴基球衍生物的碳纳米管和类似结构的研究也产生了许多NDR和开关行为的变体。表3提供了一个抽样用这些材料制造的设备。现在很清楚，NDR也存在于与传统电子器件无关的结构中，存在于化学和生物领域。
作为后者的一个例子，据报道数字存储器存在于与铂纳米颗粒结合的病毒中。3.虽然例子存在于生物学甚至是心理学科学之外，但它们被认为是在本文的范围之外。
我们把光伏应用放在最后，因为运行模式与非线性无关。在开始讨论隧道二极管，尽管，它的重要性多结太阳能电池必须提到。
为了提高不同波长的光收集效率，有些光伏设计会堆叠三个或更多的电池，这些电池之间需要电连接。一个约束是连接不能限制光通过结构的传输。
欧姆接触材料的选择通常是隧道二极管。隧道行为在这里根本没有使用，因为这些连接是在他们的线性，而不是NDR，区域运作。它们通常是用重掺杂制造的，以通过尽可能多的电流。然而，这是NDR设备的普遍性的证明，他们正在日益帮助我们的世界，即使在他们的线性区域运行!
参考文献
1.格洛弗，S.R.Pennock和P.R.牧羊人，微波设备，电路和子系统，2005年，p。227;www.ebookmall.com
2.“基于单电子和金属氧化物半导体的多峰负差动电阻器件”，《应用物理学报》，vol. 79, pp. 3618-3620, 2001年11月
3.A.N. Androitis, M. Menon, D. Srivastava, and L. Chernozatonskii，“单壁碳纳米管Y结的弹道切换和矫正”，应用物理学报，vol. 79, pp. 266-268, 2001年7月
Roger L. Franz，前身摩托罗拉移动设备业务的工程经理，拥有Grinnell College，Grinnell，爱荷华州Grinnell College，以及来自西北大学，埃文斯顿的MS。
