科创制作常用电子元器件介绍

一、基本元件

1.电阻器（电阻）

电阻，英文名resistance，通常缩写为R，它是导体的一种基本性质，与导体的尺寸、材料、温度有关。欧姆定律标准式为，I=U/R，那么R=U/I，电阻的基本单位是欧姆，用希腊字母“Ω”表示，有这样的定义：导体上加上1V（伏特）特电压时，产生1A（安培）电流所对应的阻值就是1Ω（欧姆）。欧姆常简称为欧。表示电阻阻值的常用单位还有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）。电阻的主要职能就是阻碍电流流过。

（1）电阻器的种类

电阻器的种类有很多，通常分为三大类：固定电阻，可变电阻，特种电阻。固定电阻以其制造材料又可分为很多类。电阻器当然也有功率之分，电子产品和制作实验中使用最多的是1/8W（瓦）和1/16W（瓦）的色环碳膜电阻，再者就是微型片状电阻。

（2）电阻器的标识

国际上惯用“色环标注法”。事实上，色环电阻占据着电阻器元件的主流地位。色环电阻顾名思义，就是在电阻器上用不同颜色的环来表示电阻器的规格。有的是用４个色环表示，有的用５个。有区别么？是的。４环电阻，一般是碳膜电阻，用３个色环来表示阻值，用 １个色环表示误差。５环电阻一般是金属膜电阻，为更好地表示精度，用４个色环表示阻值，用1个色环表示误差。

（3）可变电阻

可变电阻又称为电位器，电子设备上的音量电位器就是个可变电阻。但是一般认为电位器都是可以被手动调节的，而可变电阻一般都较小，装在电路板上不经常调节。可变电阻有三个接线端子（引脚），其中两个引脚之间的电阻值固定，并将该电阻值称为这个可变电阻的阻值。第三个引脚与这两个引脚间的电阻值可以随着轴臂的旋转而改变，这样，就可以达到调节电路中的电压或电流的目的。

（4）特种电阻

① 光敏电阻是一种电阻值随外界光照强弱（明暗）变化而变化的元件，光照越强电阻值越小，光照越弱电阻值越大。利用这一特性，可以制作各种光控的小电路。事实上，街边的路灯大多是用光控开关自动控制的，其中一个重要的元器件就是光敏电阻（或者是光敏三极管）。光敏电阻是在陶瓷基座上沉积一层硫化镉（CdS）膜制成的，实际上也是一种半导体元件。声控楼道灯在白天不会点亮，也是因为光敏电阻在起作用。我们可以用光敏电阻制作电子报晓鸡，天亮时它就会“喔喔”叫哦。

② 热敏电阻是一种特殊的半导体器件，它的电阻值随着其表面温度的高低而变化。

2.电容器

制作实验中需要用到各种各样的电容器，通常简称其为电容，用字母C表示。顾名思义，电容器就是“储存电荷的容器”。尽管电容器品种繁多，但它们的基本结构和原理是相同的。两片相距很近的金属中间被某物质（固体、气体或液体）所隔开，就构成了电容器。两片金属称为电极板，中间的物质叫做介质。电容器也分为容量固定的与容量可变的。但常见的是固定容量的电容，最多见的是电解电容和瓷片电容。

不同的电容器储存电荷的能力也不相同。规定把电容器外加1V（伏特）直流电压时所储存的电荷量称为该电容器的电容量。电容的基本单位为法拉（F）。但实际上，法拉是一个很不常用的单位，因为电容器的容量往往比1法拉小得多，常用的有微法（μF）、纳法（nF）、皮法（pF，皮法又称微微法）等，它们的关系是：

1法拉（F）=1000000微法（μF）

1微法（μF）= 1000纳法（nF）= 1000000皮法（pF）

在电子线路中，电容用来通过交流而阻隔直流，也用来存储和释放电荷以充当滤波器，平滑输出脉动信号。小容量的电容，通常在高频电路中使用，如收音机、发射机和振荡器中。大容量的电容往往是作滤波和存储电荷用。一般1μF以上的电容均为电解电容，而1μF以下的电容多为瓷片电容，当然也有其他的，如独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等。电解电容，里面充满了电解质，并引出两个电极，作为正（+）、负（-）极，与其他电容器不同，电解电容的两个电极在电路中的极性不能接错，而其他电容则没有极性。

电子电路中，只有在电容器充电过程中才有电流流过，充电过程结束后，电容器是不能通过直流电的，在电路中起着“隔直流”的作用。电路中，电容器常被用作耦合、旁路、滤波等，都是利用它“通交流，隔直流”的特性。那么交流电为什么能够通过电容器呢？我们先来看看交流电的特点：交流电不仅方向往复交变，它的大小也在按规律变化。电容器接在交流电源上，电容器连续地充电、放电，电路中就会流过与交流电变化规律一致的充电电流和放电电流。

3.电感器

电感器在制作实验中虽然使用得不是很多，但它们在电路中同样重要。电感器和电容器一样，也是一种储能元件，它能把电能转变为磁场能，并在磁场中储存能量。电感器用符号L表示，它的基本单位是亨利（H），常用的是毫亨（mH）。它经常和电容器一起工作，构成LC滤波器、LC振荡器等。另外，人们还利用电感的特性，制造了阻流圈、变压器、继电器等。

电感器的特性与电容的特性正好相反，它具有阻止交流电通过而让直流电通过的特性。

二、半导体器件

半导体是一种具有特殊性质的物质，它不像导体一样能够完全导电，又不像绝缘体那样不能导电，它介于两者之间，所以称为半导体。半导体最重要的两种元素是硅（读“gui”）和锗（读“zhe”）。

1.二极管

二极管最明显的性质就是它的单向导电特性，就是说电流只能从一边过去，却不能从另一边过来（从正极流向负极）。

二极管有两个电极，并且分为正、负极，一般极性标示在二极管的外壳上。

二极管的类型有很多种，对于制作实验来说，常常用到的二极管有：用于稳压的稳压二极管，用于数字电路的开关二极管，用于调谐的变容二极管，以及光电二极管、发光二极管等。

发光二极管在日常生活电器中无处不在，它能够发光，有红色、绿色和黄色等，有直径3mm、5mm和2mm×5mm长方形的。与普通二极管一样，发光二极管也是由半导体材料制成的，也具有单向导电的性质，即只有接对极性才能发光。发光二极管符号比一般二极管多了两个箭头，示意能够发光。

注意：发光二极管是一种电流型器件，在它的两端直接接上3V的电压后能够发光，但容易损坏，在实际使用中一定要串接限流电阻，工作电流根据型号不同一般为1～30mA。另外，由于发光二极管的导通电压一般在1.7V以上，所以一节1.5V的电池不能点亮发光二极管。

观察发光二极管，可以看到其内部的两个电极一大一小。一般来说，电极较小、个头较矮的是发光二极管的正极，电极较大的是负极。若是新买来的发光二极管，较长的管脚是正极。

2.三极管

半导体三极管也称为晶体三极管，它是电子电路中重要的器件。它最主要的功能是电流放大和开关作用。三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结构成的，而三极管由两个PN结构成，共用的一个电极称为三极管的基极（用字母B表示），另外两个电极称为集电极（用字母C表示）和发射极（用字母E表示）。由于不同的组合方式，有NPN型的三极管和PNP型的三极管之分。

三极管的种类很多，并且不同型号各有不同的用途。三极管大都是塑料封装或金属封装。三极管的电路符号有两种：有一个箭头的电极是发射极，箭头朝外的是NPN型三极管，而箭头朝内的是PNP型三极管。实际上箭头所指的方向就是电流的方向。

三极管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号，当然这种转换仍然遵循能量守恒，它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。三极管有一个重要参数就是电流放大系数β。当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一个是注入电流β倍的电流，即集电极电流。集电极电流随基极电流的变化而变化，并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化，这就是三极管的放大作用。 三极管还可以作电子开关，配合其他元件还可以构成振荡器。

3.集成电路

集成电路是一种采用特殊工艺，将晶体管、电阻、电容等元件集成在硅基片上而形成的具有一定功能的器件，英文缩写为IC，俗称芯片。

三、其他元器件

1.蜂鸣器

有源蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”表示。

2.压电陶瓷

压电陶瓷片也是一种发声元件，它利用压电效应工作，既可以作发声元件又可以作接收声音的元件。而且它很便宜，生日卡上的发声元件就是它。压电陶瓷片是在圆形铜底板上涂覆了一层厚约1mm的压电陶瓷，再在陶瓷表面沉积一层涂银层，涂银层和铜底板就是它的两个电极。压电陶瓷有一个奇妙的特性——压电效应：如将它弯曲，它的表面就会出现异种电荷，如反向弯曲，电荷的极性也会相反。更奇妙的是如果在压电陶瓷片的两个电极上施加一定的电压，它就会发生弯曲，当电压方向改变时，弯曲的方向也随之改变。压电陶瓷片连接电路时，一般采用多股软线，先剥头搪锡，焊接时要求速度快，焊点小，否则容易损坏压电陶瓷片的镀银层。

3.干簧管

干簧管是一种磁敏的特殊开关。它的两个触点由特殊材料制成，被封装在真空的玻璃管里，只要用磁铁接近它，干簧管两个触点就会吸合在一起，使电路导通。因此，干簧管可以作为传感器用，用于计数、限位等。有一种自行车公里计，就是在轮胎上粘上磁铁，在一旁固定上干簧管构成的。将干簧管装在门上，可作为开门时的报警、问候等。

4.电池

电池有两个常用的参数，分别为电压和容量。电压主要取决于正、负极的材料。一般的干电池，电压均为1.5V，而充电电池的电压为1.2V。容量就是容纳多少电量，用放电电流和放电时间的乘积表示。例如容量为500mA·h的电池，是指该电池用500m·A的电流放电，能使用1h。显然，如果用 250mA的电流放电，就能使用2h，以此类推。

科创制作中，常用的电池是锌锰电池，也称普通干电池。锌锰电池，标称电压1.5V，价格便宜，但是连续放电性差，不适合大电流放电，而且不能充电，只适用于一些小电流的电子电路。锌锰电池有一个奇怪的特性，间歇放电的时间之和比连续放电的时间要长，这是一个使用它的小窍门啊！

普通干电池外壳上标的符号含义：R6C表示高功率电池，R6P表示高功率电池，LR6表示碱性电池。