电阻是电流通过导体时遇到的阻力，通常我们认为电阻的值是正的。但是，一些特殊材料却可能显示出负电阻特性。这种现象被称为负电阻现象。负电阻材料有一些非常重要的特性，主要是材料内部的电荷输运引起的，比如卤化物中的负阻效应和半导体材料中的基表面振动。
这些材料的电阻特性可以用电阻温度系数来描述，它取决于材料的抵抗变化与温度变化的比率。如果电阻温度系数是负的，则表示电阻随温度升高而减小，因此电阻是负的。例如，自压镁锌矿中的电子随温度升高而重新分布，导致电阻减小。
量子效应是指微观领域里的特殊情况，可以导致电阻的负值。例如，当电子通过有序的晶格时，它们可以在导体中形成局域化状态并与晶格振动相互作用。这种状态可以通过费米面上的态密度随着能量增加而变化的特殊形状来描述。
在局域状态中，电子的数量比普通金属中要少得多。这意味着如果电场足够大，电子就会被迫进入能量更高的状态，这些状态在能量上都是连续的。当电子通过这些手段传递能量时，会出现负电阻现象。
对于某些材料，如果在外加电压下产生了电子受激流，则会出现负电阻现象。此类电子激发通常是由外部电场或激光场产生的，也称为电压或激光诱导电子传输。当外界电场足够强时，电荷的输运就会产生相互作用，从而出现退相干效应和电子隧穿效应。这种相互作用的结果是阻力会降低到极低的水平，甚至出现负电阻。
对于一些特殊的电子设备，电阻值会随着电压或电流的变化而变化。这种非线性电阻特性被称为负电阻。这种电路可以正常工作，但在某些特定操作点处它会显示出负电阻特性。例如，某些薄膜晶体管（TFT）在特定电压范围内会出现负电阻现象，这与在高电场下电子的速度明显增大有关。
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