负微分电阻效应（Negative differential resistance，简称NDR）是指材料在特定电压下电流随电压的增加而减小的现象。这种现象在微波器件、半导体器件和超导体等领域中得到了广泛应用。
负微分电阻效应是指当电子受到外电场作用时，其能量会上升，并促使它们从低能态跃迁到高能态；在一些晶体材料中，当电压值达到一个临界值时，这些“激发电子”会集体地同步振荡，此时电阻突然下降，出现“负微分电阻效应”。在这个过程中，能量被转移并以较大的速率向环境散失。
负微分电阻效应是由材料中电子间相互作用而产生的。当电子在受到电场激励后，通过量子隧穿的方式，跨越了势垒，进入了更高的能带。不同于普通电子，这些进入高能态的电子具有更强的相互作用，并以外场驱动和相互作用的方式来产生耗散和吸收。当电压继续上升时，会触发电子之间的相互作用和集体振荡，导致能量转移并向环境散失。
负微分电阻效应在物理学、电子学和材料科学等领域中都有广泛应用。在微波器件中，负微分电阻效应可用于制造高速稳定的振荡器；在半导体器件中，它被用于制造高速开关和计数器；在超导体中，它则可用于制造更高性能的超导体元件。
