什么是霍爾效應(yīng)?
霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種,這一現(xiàn)象是霍爾(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。
后來發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng),而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬強(qiáng)得多,當(dāng)電流垂直于外磁場通過導(dǎo)體時(shí),載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn),垂直于電流和磁場的方向會(huì)產(chǎn)生一附加電場,從而在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢差,這一現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng),這個(gè)電勢差也被稱為霍爾電勢差。霍爾效應(yīng)應(yīng)使用左手定則判斷。
在式(1)中:若保持控制電流Ic不變,在一定條件下,可通過測量霍爾電壓推算出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,由此建立了磁場與電壓信號(hào)的聯(lián)系,根據(jù)這一關(guān)系式,人們研制了用于測量磁場的半導(dǎo)體器件即霍爾元件。
霍爾效應(yīng)的本質(zhì)是:固體材料中的載流子在外加磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí),因?yàn)槭艿铰鍋銎澚Φ淖饔枚管壽E發(fā)生偏移,并在材料兩側(cè)產(chǎn)生電荷積累,形成垂直于電流方向的電場,使載流子受到的洛侖茲力與電場斥力相平衡,從而在兩側(cè)建立起一個(gè)穩(wěn)定的電勢差即霍爾電壓。
正交電場和電流強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度的乘積之比就是霍爾系數(shù)。平行電場和電流強(qiáng)度之比就是電阻率。大量的研究揭示:參加材料導(dǎo)電過程的不僅有帶負(fù)電的電子,還有帶正電的空穴。