一霍爾效應的發(fā)現

　　霍爾效應在1879年被美國物理學家霍爾發(fā)現，當電流通過一個位于磁場中的導體的時候，導體中會產生一個與電流方向及磁場方向均垂直的電勢差。且電勢差的大小與磁感應強度的垂直分量及電流的大小成正比。在半導體中，霍爾效應更加明顯。

二霍爾效應的原理

　　霍爾效應從本質上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖茲力作用而引起的偏轉。當帶電粒子（電子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉就導致在垂直電流和磁場方向上產生正負電荷的聚積，從而形成附加的橫向電場，即霍爾電場E_H。
　　電流I_S通過N型或P型霍爾元件，磁場B方向與電流I_S方向垂直，且磁場方向由內向外，對于N型半導體及P型半導體，分別產生的方向如左圖和右圖的霍爾電場E_H（據此，可以判斷霍爾元件的屬性——N型或P型）。

　　霍爾電勢差EH阻止載流子繼續(xù)向側面偏移，當載流子所受的橫向電場力F_E與洛侖茲力F_B相等時，霍爾元件兩側電荷的積累就達到動態(tài)平衡。
　　由于：

　　F_E=eE_H，F_B=evB，

　　因此：

　　eE_H=eVB　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （1）
　　設試樣的寬為b，厚度為d，載流子濃度為n ，則：

　　I_S=nevbd　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2）
　　由（1）、（2）式可得：
　　霍爾電勢差U_H=E_Hb=(1/ne)(I_SB/d)=RH(I_SB/d)
　　RH=1/ne是材料的霍爾系數，它是反映材料霍爾效應強弱的重要參數。
　　對于固定霍爾元件，厚度d固定，記K_H為霍爾元件的霍爾系數，可得：

　　U_H=K_HI_SB　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3）

　　即：霍爾電勢差UH與電流IS及磁感應強度B成正比。

三霍爾效應的應用

　　利用霍爾效應，可以制作開關傳感器及線性傳感器。開關型霍爾傳感器廣泛應用于位置、位移及轉速測量，線性型霍爾傳感器廣泛應用于磁場及電流、電壓的測量。

　　近年來，以非工頻、非正弦為主要特征的變頻電量的測量需求越來越大，由于電磁式互感器的頻率適用范圍較窄，相比之下，霍爾電壓、電流傳感器的適用頻帶較寬，且可以用于直流測量，其市場前景廣闊。

　　然而，對于復雜電磁環(huán)境下的變頻電量的精確測量，由于霍爾傳感器對磁場較敏感，應用時需要特別注意。此外，由于霍爾電壓、電流傳感器主要用于以控制為目的的電壓、電流的測量，廠家一般不提供對功率測量至關重要的角差指標，對于需要精確測量功率的場合，需謹慎使用。

　　國家變頻電量測量儀器計量站對部分常用型號的霍爾電壓、電流傳感器進行了抽檢，50Hz時，其角差指標在20′~240′之間，相比于0.2級電磁式互感器的10′而言，角差指標較差，對于低功率因數的場合，對功率測量的準確度影響較大。

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