霍尔效应是如何产生的?霍尔电压的大小与哪些因素有关?

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,这一现象便是霍尔效应.这个电势也被叫做霍尔电势.

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现在阐述霍尔效应的原理：

以p型半导体为例,当沿ox方向加电场Ex时,空穴漂移速度为vx,电流密度为Jx=pqvx,在垂直磁场Bz的作用下,空穴受到洛伦兹力qvB,方向沿-y方向,大小为qvxBz.空穴在洛伦兹力的作用下向-y方向偏转,如同附加一个横向电流,因而在样品两端引起电荷积累,即产生了电势.

霍尔电压VH=RHIxBz/d,其中RH是霍尔常数,与材料的性质种类有关,Ix是x方向的电流,Bz是z方向的磁场,d是材料的厚度.此时将会产生Y方向的电压.

什么是霍尔效应？霍尔电动势与哪些因素有关?

在半导体薄片两端通以控制电流i,并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为b的磁场,那么,在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势uh(称为霍尔电势电压),这种现象称为霍尔效应

。霍尔电动势的大小正比于控制电流和磁感应强度。如果流过的电流越大,则电荷量就越多,霍尔电动势越高;如果磁感应强度越强,电子受到的洛仑兹力也越大,电子参与偏转的数量就越多,霍尔电动势也越高。此外,薄片的厚度、半导体材料中的电子浓度对霍尔电动势的大小也会有影响。

霍尔传感器分为线性型、开关型和锁键型等多种,其主要元件均是利用霍尔效应原理制成的。所谓霍尔效应,指的是这样一种物理现象:如果把通有电流I的导体放在垂直于它的磁场中,则在导体的两侧P1、P2会产生一电势UH,它与电流I及磁感应强度B成正比,与导体厚度d成反比,即:UH=K(IB/d),式中K为霍尔系数。霍尔系数越大,表明霍尔效应越显著。人们常利用某些半导体材料(如锗、锑化铟)显著的霍尔效应来制成直流和低频磁场/电压变换器

什么是霍尔效应?霍尔电势与哪些因素有关?

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（E.H.Hall，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半导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在半导体的两端产生电势，这一现象就是霍尔效应，这个电势也被称为霍尔电势。霍尔效应使用左手定则判断。

霍尔电势和半导体材质、霍尔元件的偏置电流、半导体材料的厚度、磁感应强度有关。霍尔电势是指磁场中的导体或半导体当有电流通过时其横向不仅受到力的作用同时所产生的电压。

霍尔电动势与哪些因素有关

霍尔电势和半导体材质、霍尔元件的偏置电流、半导体材料的厚度、磁感应强度有关。

霍尔器件是一种利用霍尔效应的固态电子器件。E.H.霍尔于1879年发现：一块矩形导体或半导体材料在磁感应强度为Bz的磁场中，在垂直于磁场的方向有电流Ix通过试件，在既垂直于磁场Bz、又垂直于电流Ix的方向将产生电场Ey,这就是霍尔效应。这个电场在电极3和4之间产生电动势UH，称为霍尔电动势。

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，使之具备传感和开关的功能。

迄今为止，已在现代汽车上广泛应用的霍尔器件有：在分电器上作信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度传感器、各种开关，等等。 例如汽车点火系统，设计者将霍尔传感器放在分电器内取代机械断电器，用作点火脉冲发生器。

这种霍尔式点火脉冲发生器随着转速变化的磁场在带电的半导体层内产生脉冲电压，控制电控单元（ECU）的初级电流。相对于机械断电器而言，霍尔式点火脉冲发生器无磨损免维护，能够适应恶劣的工作环境，还能地控制点火正时，能够较大幅度提高发动机的性能，具有明显的优势。 用作汽车开关电路上的功率霍尔电路，具有抑制电磁干扰的作用。

影响霍尔电动势的因素有哪些

主要影响因素：材料材质、形状、电流大小和磁场强度有关。

拓展内容：

由霍尔效应的原理知，霍尔电势的大小取决于：

Rh为霍尔常数，它与半导体材质有关；IC为霍尔元件的偏置电流；B为磁场强度；d为半导体材料的厚度。

对于一个给定的霍尔器件，Vh将完全取决于被测的磁场强度B。

一个霍尔元件一般有四个引出端子，其中两根是霍尔元件的偏置电流IC的输入端，另两根是霍尔电压的输出端。如果两输出端构成外回路，就会产生霍尔电流。

一般地说，偏置电流的设定通常由外部的基准电压源给出；若精度要求高，则基准电压源均用恒流源取代。为了达到高的灵敏度，有的霍尔元件的传感面上装有高导磁系数的坡莫合金；这类传感器的霍尔电势较大，但在0.05T左右出现饱和，仅适用在低量限、小量程下使用。

近年来，由于半导体技术的飞速发展，出现了各种类型的新型集成霍尔元件。这类元件可以分为两大类，一类是线性元件，另一类是开关类元件。

UGN350lT是一种较常用的三端型线性霍尔元件。它由稳压器、霍尔发生器和放大器组成。用UGN350lT可以十分方便地组成一台高斯计。其使用十分简单，先使B=0，记下表的示值VOH，再将探头端面贴在被测对象上，记下新的示值VOH1。

ΔVOH=VOH1-VOH

如果ΔVOH>0，说明探头端面测得的是N极；反之为S极。UGN3501T的灵敏度为7V/T，由此即可测出相应的被测磁感应强度B。

如果采用数字电压表(DVM)，运放采用高精度运放CA3130。该电路的具体调零方式为：开启电源后，令B=0，调节W1使DVM的示值为零，然后用一块标准的钕铝硼磁钢(B=0.1T)贴在探头端面上，调节W2使DVM的示值为1V即可。

本高斯计检测时示值如果为-200mV，则探头端面检测的是S极，磁场强度为0．02T。本高斯计也可用来测量交变的磁场，不过DVM应改为交流电压表。显然使用图1的电路可以很方便地扩展普通数字万用表的功能。