霍尔效应，我们在高中的物理中都学习过，相信大家都不会陌生。那么，让我们来看一下霍尔效应的原理和应用吧。
霍尔效应的原理与应用
霍尔效应的原理
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（a.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导体时，在导体的平行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。霍尔效应应使用左手定则判断。
霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。
霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。流体中的霍尔效应是研究“磁流体发电”的理论基础解释。
在半导体上外加与电流方向垂直的磁场，会使得半导体中的电子与空穴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，电场强度与洛伦兹力产生平衡之后，不再聚集，此时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 = q n v
rh=-vb/c /(qn v)=- b/(qnc)
uh=rh i= -b i /(q n c)
霍尔效应的应用
霍尔效应在应用技术中特别重要。霍尔发现，如果对位于磁场中的导体施加一个电压，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，人们将这个电压叫做霍尔电压，产生这种现像被称为霍尔效应。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界，将物体的运动参数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，还能精确地控制点火正时，能够较大幅度提高发动机的性能，具有明显的优势。
霍尔效应，是电磁学中很重要的一个发现，而这个发现让各种应用技术产品随着诞生，而这个定理的应用也越来越广泛。 |
