在一些特殊的材料中,当电压超过某个临界值时,电子会以高能态进入材料中,然后受到材料电场的影响而向后运动,导致电流的反向。该过程会重复发生,直到特定频率下电子不能再进入高能态,从而导致电流逆转频率受限。
在某些半导体材料中,载流子的注入造成了电荷密度的变化,这个变化会影响电导率。当注入的载流子数量超过某一阈值时,激发了很多的电子-空穴对,因此导致了"小信号增益"的大幅上涨。而当注入的载流子数量超过材料极限时,会导致电流的负阻效应。
另一方面,电荷的注入也会改变材料电子的空穴分布。当材料的电子-空穴分布失衡时,材料中的发射和吸收过程也将失衡,进而导致电流的负阻效应。
当材料中存在一个强电磁场时,会导致以前存在的束缚电子跃迁到更高能态,并在能量达到极值后向后移动,产生电流的反向。这种现象称为负阻效应。这是因为束缚电子在移动过程中将释放一些能量,也就是电阻消耗的能量,从而产生电流的反向。
负阻材料中发现的另一种负阻效应被称为“内部热摩擦”。在这种效应中,由于材料中恒温区的温度极不均匀,部分区域存在较高温度,而另一部分区域的温度则较低。因此在恒温区中的不同区域之间会产生内部的热摩擦,从而引起电流的流动和负阻效应。