81霍尔效应与霍尔元件 811霍尔效应 在置于磁场的导体或半导体中通入电流,若电流与磁场垂直,则在与磁场和电流都垂直的 方向上会出现一个电势差,这种现象就是霍尔效应,是由科学家爱德文·霍尔在1879年发现 的。产生的电势差称为霍尔电压。利用霍尔效应制成的元件称为霍尔传感器。见图811, 半导体材料的长、宽、厚分别为、b和d。在与x轴相垂直的两个端面c和d上做两个金 属电极,称为控制电极。在控制电极上外加一电压u,材料中便形成一个沿ⅹ方向流动的 电流Ⅰ,称为控制电流 设图中的材料是N型半导体,导电的载流子是电子。在z轴方向的磁场作用下,电子将受 到一个沿y轴负方向力的作用,这个力就是洛仑兹力。洛仑兹力用F1表示,大小为 F=avB (8-1) 式中,q为载流子电荷;ⅴ为载流子的运动速度;B为磁感应强度 在洛仑兹力的作用下,电子向一侧偏转, 使该侧形成负电荷的积累,另一侧则形成正 电荷的积累。这样,A、B两端面因电荷积累 而建立了一个电场E,称为霍尔电场。该 电场对电子的作用力与洛仑兹力的方向相反 即阻止电荷的继续积累。当电场力与洛仑兹 力相等时,达到动态平衡,这时有 A、B-霍尔电极C、D-控制电极 图811霍尔效应8.1 霍尔效应与霍尔元件 8.1.1 霍尔效应 在置于磁场的导体或半导体中通入电流，若电流与磁场垂直，则在与磁场和电流都垂直的 方向上会出现一个电势差，这种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文·霍尔在1879年发现 的。产生的电势差称为霍尔电压。利用霍尔效应制成的元件称为霍尔传感器。见图8.1.1， 半导体材料的长、宽、厚分别为l、ｂ和ｄ。在与ｘ轴相垂直的两个端面ｃ和ｄ上做两个金 属电极，称为控制电极。在控制电极上外加一电压ｕ，材料中便形成一个沿ｘ方向流动的 电流Ｉ，称为控制电流。 设图中的材料是Ｎ型半导体，导电的载流子是电子。在ｚ轴方向的磁场作用下，电子将受 到一个沿ｙ轴负方向力的作用，这个力就是洛仑兹力。洛仑兹力用Fｌ表示，大小为： FL=qvB (8-1) 式中，q为载流子电荷；ｖ为载流子的运动速度；Ｂ为磁感应强度。 z x y I A D B C B b d l UH A、B-霍尔电极 C、D-控制电极 图8.1.1 霍尔效应 在洛仑兹力的作用下，电子向一侧偏转， 使该侧形成负电荷的积累，另一侧则形成正 电荷的积累。这样，A、B两端面因电荷积累 而建立了一个电场Ｅｈ，称为霍尔电场。该 电场对电子的作用力与洛仑兹力的方向相反， 即阻止电荷的继续积累。当电场力与洛仑兹 力相等时，达到动态平衡，这时有