Pourquoi le stand-by ?

Message non lu par **bilbo_moria** » 12 déc. 2006, 8:06

Boa, mais j'ai (presque) rien dit, moi !

latortuefolle

charpy a écrit :l'oxyde est isolant (seul les métaux sont conducteur et certaines formes du carbonne).

Définition d'un métal: plus la température baisse, et plus il est conducteur

Définition d'un isolant: plus la température monte et plus il est conducteur

Les oxydes sont souvent des semiconducteurs, c'est à dire des isolants à faibles gap (faible quantité d'énergie à fournir pour rendre un e- conducteur), lorsque l'agitation thermique dépasse la valeur de ce gap, il peut devenir conducteur.

charpy a écrit : je pense qu'il s'agit d'un effet couronne (ou corona) ou les atomes périphériques de la cathode (donc le revétement emetteur d'électrons) s'ionisent et sont projetés vers la plaque.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_corona

le revettement émeteur d'electrons est un mélange de matériaux (thorium et....) qui ejecte les électrons périphériques par agitation thermique lorsqu'ils est chauffé. sans HT les electrons retombent sur la cathode avec HT ils migrent vers la plaque.

Je ne suis pas convaincu...

Je vois mal les e- monter et retomber. Le phénomène de pourrissement se produit avec HT, à froid, la marche normal est avec HT, à chaud. ce qui change c'est donc la chaleur, pas la HT.

Si il y a HT, les e- sont attirés, accélérés jusqu'à rencontrer de la matière, ils ne vont jamais repartir dans l'autre sens!

Je ne pense pas qu'un plasma se produise dans une lampe, parce que par définition il y a du vide dedans. Hors pour qu'un plasma se créé il faut qu'il y ait un gaz qui s'ionise pour former un plasma. Mais bon, c'est vrai que c'est pas un vide absolu dans une lampe.

Si c'est effet corona a bien lieu, il devrait être plus important à chaud qu'à froid... hors le pourrissage c'est à froid plutot qu'à chaud.

Non je ne suis pas convaincu.

Basstyra · Message non lu par **Basstyra** » 19 déc. 2006, 22:27

J'ai posé la question au webmaster de Fun With Tubes.

Ma question :

Hello,

I am a french student in EE, musician, and passionate about old stuff (well, in fact I'm also passionate in some new stuff, but that's not the point here). I've been working on tube amplifiers for not that long, in fact I'm still learning. EE studies no longer cover tube technology, so I have to find infos by myself. In this search, your particular website, Fun with tubes, has alleady been quite helpful. And before asking my question I would like to thank you for sharing your knowledge.

I would also like to apologize for the length of what I wrote just down there. I'm not asking something randomly, I have a precise problem, so I think it's important to give you all I have so far, in order to get an accurate answer.

What pushed me to email you is a question that troubles me and some people I work with. We searched a lot, we thought about it, we read, but we got nothing clear enough. We have hints, not really more.

The question we were trying to answer was the point of using a "Stand-By" switch on most of the tube amplifier for guitar. Usually, on guitar tube amplifiers, there is a "ON/OFF" switch which put line voltage on in the power transformer, powering the heaters, the rectifier (solid state or tube), and sometimes the grid bias. Then, there is a "Stand-By" switch which put on or off the high DC voltage after the rectifier.

A schematic being more helpful than a thousand words, you can find an example of this on this Fender Twin schematic (here, the ON/OFF switch is labelled "AC Switch") :
http://www.freeinfosociety.com/electron ... php?id=922

I don't know if you're familiar with the guitar world, but tubes are something "magical" for most of the guitarists. In two ways : the sound is wonderful, and most of the guitarists don't have any idea on how they work and why they sound wonderful. In this particular context, there is some kind of rituals all around tube amps, some rational, and some... quite mysterious. This Stand-By switch is at the heart of one of them. We're "supposed to" switch the ON switch first, then wait for some times, and then switch the Stand-By on. The main reason for this is believed to be : "let the tubes heat before applying high voltage".

But some amplifiers don't have a stand-by switch. The schematics you give on your site don't have any either. Hence the question, is this switch really usefull ??

So my problem is to discover if this is rational or not. If this standby switch is here just for some kind of "religious" belief, or for a good, logical, ie cartesian, reason.

Some guys answered their ways :
http://psg.com/~dlamkins/Articles/stand ... at=musings

This question emerged again as I was reading your "Restoring Dead Capacitors" page. Here is what made me react :

>Some people say...
>Some people say you can reform capacitors by connecting the equipment to a variable transformer
>and slowly bringing up the voltage. If the unit has solid state rectifiers this can be done. However,
>this can ruin a rectifier tube by damaging the oxide coating of its filament or cathode.

The "damage of the oxide coating" is the most recurrent reason we came across. Applying high voltage on the tubes when they are cold would damage them, by ruining their cathode, more precisely their oxide coating. This could be a correct explanation, but...

...but 2 questions remains :
1) If this is true, why do some (many, in fact) amplifiers not have this switch ?
2) If this is true, why do this happen ? What is the physical explanation of this damage ?

For the first point, some people claim that a rectifier tube induces a timing between heating and high DC voltage. So, the stand-by switch would be useful for solid-state rectifier amps only. But then again, some tube rectifier amps have it, some SS rectifier amps don't have it... Furthermore, the same problem would be deplaced on the rectifier itself : it is first cold when the high voltage is applied.

So there we are...

As you speak about this on your site, I hope you will be able to bring some light on this subject. Is this damage real ? Why would it occur only when we slowly raise the power ? And what do you think of the use of the stand-by switch ?

I thank you if you take the time to read all this, and to answer me. I'm an engineer, I like to understand what I'm doing, so I'm spending lots of time studying, and this particular point remains doubtful for me.

Cordialy,

La réponse :

First of all to clarify my statement about rectifiers. If a variable transformer is used to bring up the voltage slowly on a tube rectifier power supply the tube will be called upon to deliver current for an extended period of time without the cathode being up to its design operating temperature. This can seriously damage the cathode's surface and shorten the life of the tube.

In an amplifier operating at normal line voltage, if the b+ comes up before the tube cathodes are hot there may be a short period in which positive ions bombard the cathode before the space charge forms which protects it in normal operation. Whether this does or does not shorten the life of a tube is the subject of a lot of debate, but as far as I know there has never been a scientific study of this subject.

The issue of rectifier warm up time depends on what tube type is used. A 5U4 warms up very quickly as compared to amplifier tubes. There is a type 5AR4 that has a slow warm up time that matches the amplifier tubes. Also the 5V4 is a slow warm up type.

As I see it the main advantage of a stand-by switch on a guitar amp is as follows. The amplifier can be left on in stand-by mode while the lights are being adjusted and the stage set for the performance. The amp is warmed up and ready to go but is in a low stress condition. When the musicians come on stage the guitarist or a stage hand can flip it to operate and it is ready to go. God help the stage hand who forgets to turn on one of the amplifiers for a Rolling Stones concert.

Regards.

Pour moi on en est donc au même point : l'interet pratique, mettre l'ampli en pause sans le refroidir, est clair. L'interet sur la durée de vie est "connu", mais est-il réel ou pas...

Message non lu par **bilbo_moria** » 19 déc. 2006, 22:43

Une chose est sûre : tu t'exprimes bien en anglais, ça claque !

Basstyra · Message non lu par **Basstyra** » 19 déc. 2006, 23:00

Bah j'ai quand meme un peu de pratique... 8)

latortuefolle

mmm... il dit quand même ça "if the b+ comes up before the tube cathodes are hot there may be a short period in which positive ions bombard the cathode before the space charge forms which protects it in normal operation"

Ca peut être l'explication. Si il y a une HT, en réaction, les e- sont tentés d'aller de la cathode à l'anode, et les cations de l'anode vers la cathode.

A froid, il y a la HT, mais pas de chauffage, donc pas de flux d'e-, il est possible que la HT arrache des cations à l'anode, qui, en bombardant la cathode, détruisent avec le temps le revêtement d'oxyde.

Suis pas hyper convaincu, mais personnellement ça me convainc déjà beaucoup plus que ce que l'on avait dit avant.

Basstyra · Message non lu par **Basstyra** » 20 déc. 2006, 13:19

Un bombardement d'ions, oui, ca parait plus crédible niveau destructeur qu'un bombardement d'électrons. Puis ca rejoint ce qui a déja été dit sur la charge d'espace (qui est une charge d'électrons, donc j'imagine qu'il y a recombinaisons des ions+ la dedans.

Cela dit, faudrait mesurer tout ca. Pourquoi les ions partirait-ils de l'anode ? HT je veux bien, mais bon, ca reste "que" 500v au pire mettons. A partir que quelle HT est-ce que ca arrive, quelle influence réelle sur la durée de vie ca a, etc...

De plus, si recombinaison dans la ZCE il y a, ca doit faire du dépot de matiere qq part... Et ca, c'est inévitable. Peut etre est-ce une cause du vieillisement des tube ?

latortuefolle

Basstyra a écrit :Cela dit, faudrait mesurer tout ca. Pourquoi les ions partirait-ils de l'anode ? HT je veux bien, mais bon, ca reste "que" 500v au pire mettons.

exactement... il faudrait qu'elle chauffe elle aussi je pense... enfin je sais pas. Je devrais être capable de répondre normalement, j'ai vu ça à l'école, mais je me souviens plus.

Basstyra a écrit :De plus, si recombinaison dans la ZCE il y a, ca doit faire du dépot de matiere qq part... Et ca, c'est inévitable. Peut etre est-ce une cause du vieillisement des tube ?

quand ça bombarde, d'une part ça bouzille la couche d'oxyde en éjectant des atomes, qui par exemple peuvent venir se condenser sur le verre du tube ou je sais pas où, ça modifie donc la chimie. Et puis ça fout le boxon dans les charges de la cathode+oxyde qui se trouve chargée positivement, mais ça je pense pas que ce soit un réel probleme, faut pas oublier que la cathode est reliée (via une résistance) à la masse.

Basstyra · Message non lu par **Basstyra** » 20 déc. 2006, 14:43

Je parle de recombinaisons, là, donc d'atomes, neutres. Les ions+ de l'anode rencontrant les e- de la charge d'espace. Donc il n'est pas question d'élimination via la masse, ou de perturbation de la charge (enfin sauf par la recombinaison qui retire des e-, mais imaginant les quantités je pense pas que ca soit un soucis). C'est un soucis de matière, là.

Avec du bol, en effet ca part sur le verre. Avec moins de bol, ca part sur la cathode, bloquant un peu sa capacité d'émission. Non ?

latortuefolle

Basstyra a écrit :Je parle de recombinaisons, là, donc d'atomes, neutres. Les ions+ de l'anode rencontrant les e- de la charge d'espace. Donc il n'est pas question d'élimination via la masse, ou de perturbation de la charge (enfin sauf par la recombinaison qui retire des e-, mais imaginant les quantités je pense pas que ca soit un soucis). C'est un soucis de matière, là.

Avec du bol, en effet ca part sur le verre. Avec moins de bol, ca part sur la cathode, bloquant un peu sa capacité d'émission. Non ?

Je crois que l'on est bien d'accord, mais que je me suis mal exprimé.

Ce que je veux dire c'est que tel que je vois le scénario, les cations arrachés à l'anode se projettent sur la cathode, je vois pas bien ce qu'ils pourraient faire d'autre puisque c'est la HT qui les a arraché.

Donc ils se heurtent au revêtement de la cathode, alors:
-pour les problemes de charges, j'ai pas bien cerné l'histoire de ZCE, mais de toute façon, quand bien même il n'y avait pas cette ZCE, les charges seraient équilibrées pour la cathode via la connexion de la cathode à la masse, ou par le bias pour l'anode une fois la lampe chaude.
-reste le probleme que la cathode se trouve bombardée par des ions, ou des atomes neutres, en tout cas par de la matière. Et c'est ce qui la détruit, les atomes bombardés peuvent changer le dopage du semiconducteur que constitue l'oxyde, modifient sa chimie, en éjecte des atomes etc...

Reste à savoir si une HT de 500V, à température ambiante, peut réellement arracher des ions à l'anode.

Basstyra · Message non lu par **Basstyra** » 20 déc. 2006, 16:13

On est d'accord.

La ZCE, c'est en gros la zone chargée, non neutre, entre la cathode et la grille, dans laquelle se trouve le nuage d'e- fourni par la cathode chaude, mais qui ne peut pas rejoindre l'anode à cause du champ contraire fourni par la grille.

Dans une diode semicon, la ZCE c'est la zone de transition entre les 2 régions N et P. Dans cette zone, les dopages des deux cotés font que il y a recombinaison et donc ions + du coté N et ions - du coté P. Ca crée un champ électrique, et c'est ce qui pêrmet de produire l'effet de la diode.

La ZCE c'est en gros dans tout les cas :
*Une zone non électriquement neutre, chargée, donc ou régne un champ électrique.
*Ce qui entraine donc des pertes (champ + courant = pertes joules), mais la on s'en fout)
*Ce qui entraine par contre des recombinaisons, puisque les porteurs, qui sont des charges, y trouvent d'autres charges. Si leurs signes sont contraire... Et c'est à ca que font références ceux qui parlent de la "protection" de la cathode par la ZCE. Les ions+, recombinés en atomes dans la ZCE, ne sont plus attirés par le champ vers la cathode.

Ca pourrait faire un joli problème à étudier, ca, l'inluence des ions + venant de l'anode sur le vieillissement de la cathode dans les tubes électroniques. Si je suis pas pris dans la boite ou je souhaite faire mon PFE, je proposerais ce sujet à l'école, tiens !

latortuefolle

ok pour la ZCE, je vois.

Basstyra a écrit :Ca pourrait faire un joli problème à étudier, ca, l'inluence des ions + venant de l'anode sur le vieillissement de la cathode dans les tubes électroniques. Si je suis pas pris dans la boite ou je souhaite faire mon PFE, je proposerais ce sujet à l'école, tiens !

ouaip.

Donc si on résume, si il y a un flux de cations de l'anode à la cathode, il y aura un flux d'e- pour neutraliser ces cations de la masse vers la cathode (ou la ZCE), ça ça peut se mesurer.

Mais l'anode, elle, se trouve en trop plein d'e-, mais comme l'alim la porte à un potentiel positif, ils risquent pas de partir...

Donc un bias entre la cathode et la masse, mais rien entre l'alim et la cathode. Ca peut se mesurer, non?

Message non lu par **charpy** » 20 déc. 2006, 18:20

je vais remettre les pieds dans le plat pour malheureusement remettre le doute. un cation (atome plus quelques electron) pèse des millions de fois plus lourd qu'un simple electron. une fois accéléré je suis tout a fait d'accord sur le fait que ca puissa faire des dégats sur la cathode mais c'est pas un nuage d'électrons qui va l'arréter aussi nombreux soient ils. meme si le cation redevient neutre puis négatif en passant parmis les électrons ca ne suffit pas pour protéger la cathode. autant se mettre en travers d'une route et arreter un poid lourd lancé a 90 en soufflant dessus.

l'explication doit provenir de la formation ou non-formation des cations en fonction de l'emmission d'electron par la cathode mais c'est un phénomene que je ne comprend pas trop.

pour l'émission secondaire : les electrons (tube chaud) projetés sur la cathode heurent viloment les electrons du métal de la anode. certain electrons du métal de l'anode sont arraché et partent dans toutes les directions et crée un nuage autour de la plaque qui "masque" un peu le potentiel de plaque . c'est un autre ZCE du coté de la plaque. c'est pour ca qu'il y a la grille 2 dans les pentodes et tétrode : sont role est de récolter les électrons baladeurs. le gain et le rendement de ces tubes sont bien meilleurs que celui des triodes car la plaque joue mieux son role d'attracteur d'electrons.

ce phénoméne est connu depuis des décenies et exploité dans les amplificateurs de d'électron et les détecteurs de particules (colision electrons-métal en chaine, donc un effet d'avalanche)

en tout cas la ZCE de la cathode peut la protéger du retour d'électrons rayonnés par les plaques par emission secondaire, mais ne peut pas arréter les ions. une autre certitude l'impact des ions fait facilement du dégat a un revètement, l'impact des électrons c'est moins évident.

il y a deux phénomènes qui sont souvent cités :
- pollution de cathode que j'associe au bombardement de la cathode par des cations.
- et la pellure de cathode ("cathode stripping") que j'imagine etre l'emission d'anions par la cathode, donc l'appauvrissement du revetement producteur d'électrons de la cathode.
--EDIT--
le cathode stripping me parrait possible car le revetement du foureau du filament est recouvert de poudre blanche et j'ai pu observer de la pourdre blanche dans certains tubes nazes. par contre je ne peut pas faire de lien direct entre ce qui ressemble au stripping avec le probleme du chauffage de la cathode ou de tension de plaque a froid.

la pollution de cathode me parrait moins facile a mettre en évidence car je ne sais pas sous quelle forme on peut l'observer au niveau du matériau.

je suis volontaire pour faire des crash test de tubes et étudier le phénomène si vous m'envoyez vos échantillons

/--EDIT--

dans les deux cas la cathode morfle et les performances du tube diminuent, pour répondre a la question du stand-by il reste a savoir dans quels cas ces phénomènes apparaissent et quelles en sont les conséquences concretes pour la cathode.

Message non lu par **bilbo_moria** » 20 déc. 2006, 20:58

Juste pour foutre le dawa, un cation a perdu des électrons et il est donc attiré par une cathode (une sorte de "faux ami", quoi)
Un ion chargé négativement (et gavé d'électron jusqu'aux yeux) est un anion ...
Juste pour se planter dans les contrôles de physique, au lycée

Et ça n'a pas fait avancer d'un yota le débat, que je suis car il est intéressant