霍尔效应在1879年被E.H.霍尔发现,它定义了磁场和感应电压之间的关系。当电通过个位于磁场中的导体的时候,磁场会对导体中的电子产生个横向的作用力,从而在导体的两端产生电压差。 霍尔效应在1879年被E.H. 霍尔发现,它定义了磁场和感应电压之间的关系,这种效应和传统的感应效果不同。当电通过个位于磁场中的导体的时候,磁场会对导体中的电子产生个垂直于电子运动方向上的作用力,从而在导体的两端产生电压差。 虽然这个效应多年前就已经被大家知道并理解,但基于霍尔效应的传感器在材料获得重大展前并不实用,直到出现了强度的恒定磁体和作于小电压输出的信号调节电路。根据和配置的不同,霍尔效应传感器可以作为开/关传感器或者线性传感器。 在导体上外加与电方向垂直的磁场,会使得导体中的电子与电洞受到不同方向的洛伦兹力而往不同方向上聚集,在聚集起来的电子与电洞之间会产生电场,此电场将会使后来的电子电洞受到电力作用而平衡掉磁场成的洛伦兹力,使得后来的电子电洞能顺利通过霍尔效应不会偏移,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,假设导体为个长方体,长度分别为a,b,d,磁场垂直ab平面。电经过ad,电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 = q n v RH=-vB/c /(qn v)=- B/(qnc) UH=RH I= -B I /(q n c) 本质固体材料中的载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,形成垂直于电方向的电场,zui终使载子受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡,从而在两侧建立起个稳定的电势差即霍尔电压。正交电场和电强度与磁场强度的乘积之比就是霍尔系数。平行电场和电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。 |