文档介绍：霍尔效应霍尔效应是电磁效应的一种,这一现象是美国物理学家霍尔( , 1855 — 1938 )于 1879 年在研究金属的导电机制时发现的。当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象就是霍尔效应。这个电势差也被称为霍尔电势差。霍尔效应在 1879 年被物理学家霍尔发现,它定义了磁场和感应电压之间霍尔效应(图中电场方向应向下) 的关系,这种效应和传统的电磁感应完全不同。当电流通过一个位于磁场中的导体的时候,磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的的作用力, 从而在导体的两端产生电势差。虽然这个效应多年前就已经被人们知道并理解,但基于霍尔效应的传感器在材料工艺获得重大进展前并不实用,直到出现了高强度的恒定磁体和工作于小电压输出的信号调节电路。根据设计和配置的不同, 霍尔效应传感器可以作为开/ 关传感器或者线性传感器。解释在导体上外加与电流方向垂直的磁场,会使得导体中的电子与空穴霍尔效应受到不同方向的洛伦兹力而在不同方向上聚集,在聚集起来的电子与空穴之间会产生电场,此电场将会使后来的电子和空穴受到电场力的作用而平衡掉磁场对其产生的洛伦兹力,使得后来的电子和空穴能顺利通过不会偏移,此称为霍尔效应。而产生的内建电压称为霍尔电压。方便起见, 假设导体为一个长方体, 长度分别为 a、b、d, 磁场垂直 ab 平面。电流经过 ad , 电流 I= nqv(ad) , n为电荷密度。设霍尔电压为 VH ,导体沿霍尔电压方向的电场为 VH /a 。设磁场强度为B。洛伦兹力 f=qE+qvB/c(Gauss 单位制) 电荷在横向受力为零时不在发生横向偏转,结果电流在磁场作用下在器件的两个侧面出现了稳定的异号电荷堆积从而形成横向霍尔电场 E= - vB/c 由实验可测出 E= UH/W 定义霍尔电阻为 RH= UH/I =EW/jW= E/j j=qnv RH=-vB/c /(qn v)=- B/(qnc) UH=RH I= -BI /(q n c) 相关效应量子霍尔效应热霍尔效应:垂直磁场的导体会有温度差。 Corbino 效应:垂直磁场的薄圆碟会产生一个圆周方向的电流。自旋霍尔效应本质固体材料中的载流子在外加磁场中运动时,因为受到洛仑兹力的作用而使轨迹发生偏移,并在材料两侧产生电荷积累,形成垂直于电流方向的电场,最终使载流子受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡,从而在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。正交电场和电流强度与磁场强度的乘积之比就是霍尔系数。平行电场和电流强度之比就是电阻率。大量的研究揭示:参加材料导电过程的不仅有带负电的电子,还有带正电的空穴。应用霍尔效应在应用技术中特别重要。霍尔发现,如果对位于磁场(B) 中的导体(d) 施加一个电压(Iv) ,该磁场的方向垂直于所施加电压的方向,那么则在既与磁场垂直又和所施加电流方向垂直的方向上会产生另一个电压(UH) , 人们将这个电压叫做霍尔电压, 产生这种现象被称为霍尔效应。好比一条路, 本来大家是均匀的分布在路面上, 往前移动. 当有磁场时, 大家可能会被推到靠路的右边行走. 故路( 导体) 的两侧, 就会产生电压差. 这个就叫“霍尔效应”。根据霍尔效应做成的霍尔器件, 就是以磁场为工作媒体, 将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出,