常用的电阻，如碳质电阻、线绕电阻、金属膜电阻等，都有这样一种性质：即通过电阻的电流和加在电阻两端的电压成正比，也就是说，这类电阻的伏安特性（V—I曲线）是线性的。但是，还有一类电阻，电流和电压关系不是正比的，亦即伏安特性是非线性的。这类电阻就是非线性电阻，由于它们制造的材料主要是半导体，因此，一般叫它半导体非线性电阻。
半导体非线性电阻主要是以碳化硅为基本材料，大致通过装备原材料、配料、压坯、烧结、上电极和检验等几个主要步骤制成。成品的形状和大小是根据需要而定，较常见的为，圆片状、环状、杆状和管状（见图1），其中圆片状的直径可为几个到几十个毫米，厚1到4毫米。
非线性电阻的伏安特性曲线如图2所示。从图中可以看出，不仅伏安特性是非线性的，而且当加在非线性电阻两端的电压改变时，伏安特性曲线是对称的。对不同类型的半导体非线性电阻而言，表示曲线特征的一些量，如非线性情况、电阻开始改变时的起始电压、电阻击穿前或饱和前的电压等虽不尽相同，但伏安曲线的形状大体上是相似的。
由于非线性电阻的非线性，所以在同一电压下，它的静态电阻R\(_{c}\)=\(\frac{V}{I}\)和动态电阻R=ΔV;ΔI（见图2）是不同的，而且都随着电压的变化而变化。但比值R\(_{c}\)/R和电压的关系很小，所以可以用来表征非线性电阻的基本特性。这个比值称为非线性系数，用字母β来表示。典型非线性电阻的β值为的3.5～5。
半导体非线性电阻在无线电技术、电工学、自动控制、遥远控制及计算技术中都得到广泛的应用，下面是半导体非线性电阻应用的一些例子。
半导体非线性电阻可用来稳压。图3所示的并联接法是一种最简单的稳压电路，不过稳定性较差。因此，一般都采用桥式电路（图4）来得到稳定度很高的稳压器。在电桥中选用了两个特性近似相同的非线性电阻R＇、R"，而线性电阻R\(_{1}\)和R2通常也选得相等。这种稳压电路，当输入电压变化为±5％时，稳压系数可达50或更高。如果在输入端串联一降压电阻R\(_{0}\)（图5），稳压系数还可大大增高。R0的作用与图3中的R\(_{0}\)作用相同。因为电桥的伏安特性也是非线性的，电桥相当于图3中的RRL回路，所以加上R\(_{0}\)后，可使负载电压更平稳。
桥式电路同样可用于稳定交流电压的振幅，不过交流稳压输出波形会发生失真。但是利用这种失真，可以成功地作成交流电压的三倍频器。所述稳压器和三倍频器也有其共同的弱点，那就是效率较低。
利用图4的电桥，如果将输入端电压提高到一定数值，并在某一范围内变化时，输出电压极性可能随着发生变化。利用这个特性，可以简便地解决许多自动控制问题。例如小功率电动机旋转方向的无接触自动控制等。
在一些无线电电路中，可以用非线性电阻代替电抗性元件，如隔直流电容、阴极电阻等，借以提高仪器的质量。举个例来说，像在脉冲放大器中用非线性电阻R＇R"分别代替隔直流电容和阴极电阻（图6），可以消除加脉冲后的负尖端和减少负反馈。
在某些测量仪器中，可以在电路中串联一半导体非线性电阻来改进仪器的性能。如放宽测量仪器的标度和使仪器标度均匀，在电压、电流控制器中加大控制器的灵敏度，消除交流工作仪器在接通和断开时打火花，以及消除自动控制中继电器接点打火花等。串联接法（图7）的性质可以用图8的曲线表示。当输入是正弦电压时（曲线Ⅰ），由于通过非线性电阻，负载电阻R\(_{L}\)上的电流和电压不再是正弦形，而是曲线Ⅱ的形状。这说明串联了非线性电阻后，使电流通过零点时的改变速度大为减慢，因而能消除火花。若输入为脉冲电压，也有类似的结果，上述性质便是一些应用的依据。
图3的并联电路，不仅可用以稳压。由于这种电路能使负载电压变化比较平稳，因而，可用来自动调节冷阴极或热阴极整流器及其他一些具有负载急剧改变的电学装置，防止电测量仪器电压过载，自动调节或控制向电炉或电弧供电的变压器线圈的电压等。
半导体非线性电阻在电话线路中也已得到广泛应用，如用它防护元件过压，调节用户电话的响度，消除自动电话站继电器接点的火花等。
在电工上应用例子之一，就是保护高压传输线，使它在雷雨时不会出现电压过高的情况。高压传输线通过非线性电阻与地相接，如图9所示。非线性电阻的值要足够大，使得在传输线正常电压下几乎无电流通过。当有雷雨放电闪电打到电线上，使线上电压很快增大时，非线性电阻阻值也很快减少，这样就可通过非线性电阻放电，因而有效地保护了高压线。
大功率的非线性电阻可以用来稳定电动发电机的电压和稳定并激电动机的转数。图10所示为将非线性电阻与分路绕阻串联来稳定直流电动机的转数。
非线性电阻在计算技术中也得到应用，有人认为它在这方面是很有前途的。它与线性电阻配合，可以用作函数转换器，进行平方、立方、开方、正弦或余弦等运算。
在某些场合下，利用了非线性电阻的非线性来消除一些线路和装置中有害的非线性。
非线性电阻的应用不可能一一列举，上面所说的仅只是应用的一些例子。非线电阻的制造和应用也在不断地发展。目前已出现可控制的非线性电阻，它们的电极不再是两个而是四个或更多，如图11所示。可控非线性电阻的特点是借助横向电场来控制非线性电阻的参数，因此也为进一步发展和应用非线性电阻打下基础。借助横向电场控制非线性电阻参数的原理，可以在许多应用，如相位鉴别器、调幅器、稳压器、自动放大调节器、可控分压器、乘、除装置、可变参数的校正回路以及振荡频率的调节等。据说这种线路的工作可靠、稳定，而且成本很低。