霍爾係數
埃德溫·赫伯特·霍爾提出的概念
霍爾效應(Hall effect)是指當固體導體放置在一個磁場內,且有電流通過時,導體內的電荷載子受到洛倫茲力而偏向一邊,繼而產生電壓(霍爾電壓)的現象。電壓所引致的電場力會平衡洛倫茲力。通過霍爾電壓的極性,可證實導體內部的電流是由帶有負電荷的粒子(自由電子)之運動所造成。霍爾效應於1879年由埃德溫·赫伯特·霍爾(Edwin Herbert Hall)發現。
除導體外,半導體也能產生霍爾效應,而且半導體的霍爾效應要強於導體。
霍爾元件應用的基本原理是 霍爾效應。霍爾效應是一種磁敏效應,一般在 半導體薄片的長度X方向上施加磁感應強度為B的磁場,則在寬度Y方向上會產生 電動勢,這種現象即稱為霍爾效應。稱為霍爾 電勢,其大小可表示為:
(1)
式中,稱為霍爾係數,它的單位是 米的三次方每庫侖,由半導體材料的性質決定;d為半導體材料的厚度。
設,則式(1)可寫為
(2)
可見,霍爾電壓與控制電流及磁感應強度的乘積成正比,K稱為乘積 靈敏度。K值越大,靈敏度就越高;元件厚度越小,輸出電壓也越大。
在式(2)中,若控制 電流,為常數,磁感應強度B與被測電流成反比,就可以做成 霍爾電流感測器;另外,若仍固定為常數,B與被測電壓成正比,又可製成霍爾電壓感測器。
霍爾效應是 磁電效應的一種,這一現象是 美國 物理學家霍爾(A.H.Hall,1855—1938)於1879年在研究金屬的導電機構時發現的。當電流垂直於外磁場通過 導體時,在導體的垂直於磁場和電流方向的兩個端面之間會出現 電勢差,這一現象便是 霍爾效應。這個 電勢差也被叫做霍爾電勢差。
物理學主題
霍爾效應感測器
熱霍爾效應:垂直磁場的導體會有溫度差。
Corbino效應:垂直磁場的薄圓碟會產生一個圓周方向的電流。
量子霍爾效應
自旋霍爾效應
量子反常霍爾效應