KWALIFIKACJA ELM5 - STYCZEŃ 2021

PYTANIE NR 1.
Charakterystyka warystora przedstawiona została na rysunku
Ilustracja przedstawia cztery wykresy oznaczone literami A, B, C i D, które obrazują charakterystyki prądowo-napięciowe
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Warystor ma silnie nieliniową charakterystykę I-U: przy małych napięciach przewodzi bardzo słabo, a po przekroczeniu napięcia "zadziałania" prąd rośnie gwałtownie, ograniczając przepięcie. Typowo wykres jest zbliżony kształtem po obu stronach osi (dla obu polaryzacji), w odróżnieniu od diody.

Pełne wyjaśnienie:

Warystor (najczęściej MOV – metal-oxide varistor) jest elementem nieliniowym, którego rezystancja zależy od przyłożonego napięcia. W praktyce oznacza to, że dla napięć roboczych ma bardzo dużą rezystancję (płynie prąd upływu), natomiast gdy napięcie wzrośnie do poziomu zadziałania, element zaczyna przewodzić znacznie mocniej, a prąd rośnie bardzo stromo. Dzięki temu warystor ogranicza amplitudę przepięcia, "ściągając" je do poziomu bezpieczniejszego dla układu.

Poprawny wykres warystora jest więc rozpoznawalny po kilku cechach:

  • Nieliniowość: brak zależności liniowej prądu od napięcia.
  • Stromizna po przekroczeniu pewnego napięcia: mały wzrost napięcia powoduje duży wzrost prądu.
  • Symetria dla obu polaryzacji (w typowych warystorach MOV): podobne zachowanie dla dodatnich i ujemnych napięć, co odróżnia go od klasycznej diody.

Odpowiedzi niepoprawne w tego typu zadaniach zwykle przedstawiają charakterystyki innych elementów:

  • Rezystor – wykres liniowy przechodzący przez początek układu współrzędnych (prawo Ohma). Taki kształt nie pokazuje efektu "zadziałania" i ograniczania przepięcia.
  • Dioda prostownicza – wyraźnie niesymetryczna: w jedną stronę po przekroczeniu progu przewodzi, w drugą blokuje (poza niewielkim prądem wstecznym). To nie pasuje do typowego warystora.
  • Dioda Zenera – również niesymetryczna: ma próg w kierunku przewodzenia jak dioda oraz "kolano" przebicia w kierunku zaporowym. Warystor nie jest opisywany takim jednym, polaryzacyjnym progiem przebicia, tylko ogólną, dwukierunkową nieliniowością.

W praktyce egzaminacyjnej warto zapamiętać: warystor = element do przepięć = nieliniowy, zwykle dwukierunkowy wykres z gwałtownym wzrostem prądu po przekroczeniu napięcia. To pozwala szybko odróżnić go od elementów stricte jednokierunkowych.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Warystor to element nieliniowy, którego rezystancja zależy od napięcia. W układach elektronicznych stosuje się go głównie jako zabezpieczenie przeciwprzepięciowe: przy napięciu roboczym prawie nie przewodzi, a przy przepięciu zaczyna przewodzić silnie i ogranicza szczyt napięcia.
Charakterystyka I-U warystora jest silnie nieliniowa: dla małych napięć prąd jest bardzo mały, a po przekroczeniu pewnego poziomu napięcia prąd rośnie gwałtownie. W typowych warystorach MOV przebieg jest zbliżony po obu stronach osi, czyli działa dwukierunkowo.
Warystory MOV nie są elementami złączowymi jak diody, tylko strukturami ziarnistymi tlenków metali, które przewodzą nieliniowo pod wpływem pola elektrycznego. Dlatego często zachowują się podobnie dla dodatnich i ujemnych napięć, co jest korzystne przy przepięciach przemiennych.
Dioda Zenera ma wyraźną asymetrię: w kierunku przewodzenia zachowuje się jak zwykła dioda, a w kierunku zaporowym ma "kolano" przebicia przy określonym napięciu. Warystor typowo ma nieliniowy przebieg w obu kierunkach i nie jest opisywany jednym napięciem przebicia dla jednej polaryzacji.
Na PCB warystory spotyka się m.in. na wejściu zasilania (ochrona przed skokami sieci), przy złączach narażonych na ESD oraz w urządzeniach z przekaźnikami lub silnikami (tłumienie przepięć indukcyjnych). Często współpracują też z bezpiecznikiem lub termikiem.
Warystor zaczyna wyraźnie przewodzić, gdy napięcie zbliży się do jego napięcia zadziałania (zależnego od typu). W praktyce oznacza to, że przy normalnej pracy prawie nie wpływa na obwód, ale w chwili przepięcia przejmuje energię impulsu i ogranicza wzrost napięcia na chronionym układzie.
Tak. Warystor ma ograniczoną zdolność pochłaniania energii impulsów; po silnym lub wielokrotnym przepięciu może ulec degradacji (większy prąd upływu) albo zwarciu. Objawy to np. grzanie, pęknięcia obudowy, spadek rezystancji w pomiarze lub wybicie zabezpieczeń w torze zasilania.
Najczęstsze pomyłki to wybór wykresu diody (bo też jest nieliniowy), nieuwzględnienie symetrii dla obu polaryzacji oraz mylenie charakterystyki liniowej rezystora z warystorem. Warto sprawdzić, czy wykres ma stromy wzrost prądu po przekroczeniu napięcia i czy wygląda podobnie dla +U i −U.
Dobór opiera się na napięciu pracy (warystor ma nie przewodzić w normalnych warunkach), oczekiwanych przepięciach oraz energii impulsu. W praktyce korzysta się z not katalogowych: porównuje się napięcie znamionowe, napięcie ograniczania przy zadanym prądzie impulsu oraz dopuszczalną energię i prąd udarowy.
W klasyfikacji szkolnej warystor traktuje się jako element bierny, choć jest nieliniowy. To ważne, bo jego działanie nie polega na wzmacnianiu ani sterowaniu jak w tranzystorze, tylko na zmianie rezystancji pod wpływem napięcia. Na wykresach I-U szukasz więc nieliniowego "ograniczania", a nie pracy w obszarach aktywnych.
info

Statystycznie 49% uczniów zna prawidłową odpowiedź. trudne

Według specjalistów z branży: "Warystor ma silnie nieliniową charakterystykę I-U: przy małych napięciach przewodzi bardzo słabo, a po przekroczeniu napięcia "zadziałania" prąd rośnie gwałtownie, ograniczając przepięcie."

Źródła:

  • Vishay Intertechnology, "Metal Oxide Varistors (MOVs) – General Technical Information" (opis działania i typowe charakterystyki), https://www.vishay.com/docs/29088/varistortecnical.pdf - dostęp 2026-03-02
  • Littelfuse, "Varistor (MOV) – Selection Guide / Application Notes" (zasada działania i charakterystyki prądowo-napięciowe), https://www.littelfuse.com/~/media/electronics/application_notes/varistors/littelfuse_varistor_products_application_guide.pdf - dostęp 2026-03-02
  • Wikipedia (PL), "Warystor" (opis ogólny i własności nieliniowe), https://pl.wikipedia.org/wiki/Warystor - dostęp 2026-03-02

Materiały:

  • Noty katalogowe MOV (warystorów) i przykładowe wykresy I-U producentów
  • Podręcznik podstaw elektroniki (elementy bierne i nieliniowe)
  • Materiały kursowe o zabezpieczeniach przeciwprzepięciowych w elektronice

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego