霍爾效應(yīng)是一種磁電效應(yīng),是德國物理學(xué)家霍爾1879年研究載流導(dǎo)體在磁場中受力的性質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)的.
根據(jù)霍爾效應(yīng),人們用半導(dǎo)體材料制成霍爾元件,它具有對磁場敏感、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、頻率響應(yīng)寬、 輸出電壓變化大和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn),因此,在測量、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用.
通過該實(shí)驗(yàn)可以了解霍爾效應(yīng)的物理原理以及把物理原理應(yīng)用到測量技術(shù)中的基本過程.
當(dāng)電流垂直于外磁場方向通過導(dǎo)體時(shí),在垂直于磁場和電流方向的導(dǎo)體的兩個(gè)端面之間出現(xiàn)電勢差的現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng),該電勢差稱為霍爾電勢差（霍爾電壓）.
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【詳細(xì)】 所謂霍爾效應(yīng),是指磁場作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時(shí),產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象.金屬的霍爾效應(yīng)是1879年被美國物理學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)的.當(dāng)電流通過金屬箔片時(shí),若在垂直于電流的方向施加磁場,則金屬箔片兩側(cè)面會(huì)出現(xiàn)橫向電位差.半導(dǎo)體中的霍爾效應(yīng)比金屬箔片中更為明顯,而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈現(xiàn)極強(qiáng)的霍爾效應(yīng).
利用霍爾效應(yīng)可以設(shè)計(jì)制成多種傳感器.霍爾電位差UH的基本關(guān)系為
UH=RHIB/d（18）
RH=1/nq（金屬）（19）
式中 RH——霍爾系數(shù)：
n——載流子濃度或自由電子濃度；
q——電子電量；
I——通過的電流；
B——垂直于I的磁感應(yīng)強(qiáng)度；
d——導(dǎo)體的厚度.
對于半導(dǎo)體和鐵磁金屬,霍爾系數(shù)表達(dá)式與式（19）不同,此處從略.
由于通電導(dǎo)線周圍存在磁場,其大小與導(dǎo)線中的電流成正比,故可以利用霍爾元件測量出磁場,就可確定導(dǎo)線電流的大小.利用這一原理可以設(shè)計(jì)制成霍爾電流傳感器.其優(yōu)點(diǎn)是不與被測電路發(fā)生電接觸,不影響被測電路,不消耗被測電源的功率,特別適合于大電流傳感.
若把霍爾元件置于電場強(qiáng)度為E、磁場強(qiáng)度為H的電磁場中,則在該元件中將產(chǎn)生電流I,元件上同時(shí)產(chǎn)生的霍爾電位差與電場強(qiáng)度E成正比,如果再測出該電磁場的磁場強(qiáng)度,則電磁場的功率密度瞬時(shí)值P可由P=EH確定.
利用這種方法可以構(gòu)成霍爾功率傳感器.
如果把霍爾元件集成的開關(guān)按預(yù)定位置有規(guī)律地布置在物體上,當(dāng)裝在運(yùn)動(dòng)物體上的永磁體經(jīng)過它時(shí),可以從測量電路上測得脈沖信號(hào).根據(jù)脈沖信號(hào)列可以傳感出該運(yùn)動(dòng)物體的位移.若測出單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù),則可以確定其運(yùn)動(dòng)速度.