負性抵抗
これは受動素子について決められた正電流とは逆向きなので、電流と電圧が逆符号となり、それらの比は負となる。
R s t a t i c = v i < 0 {\displaystyle R_{\mathrm {static} }={\frac {v}{i}}<0}
これはジュールの法則 から証明することもできる。
P = i v = i 2 R s t a t i c {\displaystyle P=iv=i^{2}R_{\mathrm {static} }}
上式によれば電力が素子から回路に向けて与えられる ( P < 0 {\displaystyle P<0} ) のは R static < 0 {\displaystyle R_{\text{static}}<0} の場合だけである。この量が負である場合に「抵抗」と呼べるかは慣習の問題となる。電源の静的抵抗は負となるが、どちらかというと仮想的な量であってあまり有用ではなく、正の抵抗と同じ意味で「抵抗」と見なすべきではない。たとえばこの量は負荷によって変わり、エネルギー保存の要請により回路の負荷抵抗(図の R L {\displaystyle R_{L}} )に単純にマイナスを付けたものと常に等しくなる。
電荷が素子中を電場に逆らって正端子に向けて動くには何らかのエネルギー源から仕事を受ける必要があり、エネルギー保存のため負性静的抵抗は電力源を備えていなければならない。電池や発電機のようなエネルギー変換機器を内部に備えていてもいいし、トランジスタ・真空管・オペアンプのような増幅器で行われているように外部電源と別に接続されていてもいい。
電気素子や電気回路の端子間抵抗は、端子間に任意の電圧 v {\displaystyle v} を印加したときに流れる電流 i {\displaystyle i} を与える特性曲線( I–V 曲線)から決定される。電気回路に付随する通常の(正の)抵抗を初めとしてほとんどの材料はオームの法則に従っており、広い範囲にわたって電流と電圧が比例する。このようなオーミック抵抗の I–V 曲線は原点を通る正勾配の直線である。その抵抗値は電流に対する電圧の比であり、電圧 v {\displaystyle v} を独立変数とする I–V グラフでは直線の勾配の逆数に当たる。その値は一定で変わらない。
負性抵抗はある種の非線形素子(非オーミック素子)で見られる。非線形素子の I–V 曲線は直線ではなく、オームの法則は成立しない。その場合も抵抗を定義することは可能だが、値は一定ではなく素子に加わる電圧や電流によって移り変わる。そのような非線形素子の抵抗には2種類の定義がある。オーミック抵抗ではそれらは一致する。
静的抵抗(英: static resistance、または chordal resistance「弦抵抗」、absolute resistance「絶対抵抗」、または単にresistance「抵抗」):抵抗の一般的な定義と同じく、電圧を電流で割った値をいう。
R s t a t i c = v i {\displaystyle R_{\mathrm {static} }={v \over i}}
原点から I–V 曲線上の点(図のA)まで引いた線分(弦)の勾配の逆数にあたる。
全微分抵抗がゼロ(極が複素平面の虚軸上)であるため回路は不安定であり、同調回路を接続していれば発振が起きる。線形発振器はこの点で駆動される。実用上の発振器は不安定領域で動作を始めるが、振幅が増大するにつれて振動の非線形性が増す。負性抵抗領域は有限であるため負性抵抗 r は振幅とともに減少していき、 r = R L {\displaystyle r=R_{\text{L}}} となったところで振幅が安定する。
双安定領域(赤)(図の L3 )この領域では負荷線は I–V 曲線と三つの点で交わることができる。中央の点 Q1 は不安定平衡(極が右半平面)だが外側の二点 Q2 、Q3 は安定平衡である。このためバイアスが適切なら回路は双安定であり、時間とともに Q2 と Q3 のいずれかに収束した後、入力パルスによって二点間を飛び移ることができる。フリップフロップ(双安定マルチバイブレータ)やシュミットトリガのようなスイッチング回路はこの領域で駆動される。 電圧制御型負性抵抗は R L > r {\displaystyle R_{L}>r} で双安定になる可能性がある。 電流制御型負性抵抗は R L < r {\displaystyle R_{L}<r} で双安定になる可能性がある。