什么是霍爾效應原理

1879年霍爾(A.H.Hall)在實(shí)驗中發(fā)現：在均勻強磁場(chǎng)B中放入一塊板狀金屬導體，并與磁場(chǎng)B方向垂直，在金屬板中沿與磁場(chǎng)B垂直的方向通以電流I的時(shí)候，在金屬板上下表面之間會(huì )出現橫向電勢差UH 這種現象稱(chēng)為霍爾效應，電勢差UH 稱(chēng)為霍爾電勢差。進(jìn)一步的觀(guān)察實(shí)驗還指出，霍爾電勢差UH 大小與磁感應強度B和電流強度I的大小都成正比，而與金屬板的厚度d成反比。即UH =RHIB/d (V)；式中RH——（m^3*C^-1）僅與導體材料有關(guān)，稱(chēng)為霍爾系數。當時(shí)雖然發(fā)現了霍爾效應現象，但在發(fā)現電子以前，人們不知道導體中的載流子是什么，不能從電子運動(dòng)的角度加以解釋霍爾效應的物理現象，現在我們按電子學(xué)理論對霍爾效應做了如下的解釋?zhuān)航饘僦械碾娏骶褪亲杂呻娮拥亩ㄏ蛄鲃?dòng)，運動(dòng)中的電子在磁場(chǎng)中要受到洛侖茲力的作用。設電子以定向速度運動(dòng)，在磁場(chǎng)B中，電子就要受到洛倫茲力f作用，電子沿著(zhù)f所指的方向漂移，從而使導體上表面積累過(guò)多的電子，下表面出現電子不足，從而在導體內產(chǎn)生方向向上的電場(chǎng)。當這電場(chǎng)對電子的作用力－eEH 正好與磁場(chǎng)作用力f相平衡時(shí)，達到穩定狀態(tài)。

霍爾效應被發(fā)現后，人們做了大量的工作，逐漸利用這種物理現象制成霍爾元件?；魻栐话悴捎?/span>N型鍺（Ge）,銻化銦（InSb）和砷化銦（InA）等半導體材料制成。銻化銦元件的霍爾輸出電勢較大，但受溫度的影響也大；鍺元件的輸出電勢小，受溫度影響小，線(xiàn)性度較好。因此，采用砷化銦材料做霍爾元件受到普遍的重視?；魻柶骷且环N磁傳感器。用它們可以檢測磁場(chǎng)及其變化，可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用。按照霍爾器件的功能可將它們分為: 霍爾線(xiàn)性器件和霍爾開(kāi)關(guān)器件。前者輸出模擬量，后者輸出數字量?；魻柶骷曰魻栃獮槠涔ぷ骰A。 霍爾器件具有許多優(yōu)點(diǎn)，它們的結構牢固，體積小，重量輕，壽命長(cháng)，安裝方便，功耗小，頻率高（可達1MHZ），耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。 霍爾線(xiàn)性器件的精度高、線(xiàn)性度好；霍爾開(kāi)關(guān)器件無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、輸出波形清晰、無(wú)抖動(dòng)、無(wú)回跳、位置重復精度高（可達μm級）。取用了各種補償和保護措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬可達－55℃～150℃。按被檢測的對象的性質(zhì)可將它們的應用分為:直接應用和間接應用。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場(chǎng)或磁特性，后者是檢測受檢對象上人為設置的磁場(chǎng)，用這個(gè)磁場(chǎng)來(lái)作被檢測的信息的載體，通過(guò)它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉數、轉速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)間等，轉變成電量來(lái)進(jìn)行檢測和控制。