霍尔效应和霍尔传感器的原理

   效应原理是Edwin Hall于1879年，在研究金属的导电机构时发现的。后来，还发现半导体、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，被广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等领域。

作为一种流行的磁传感器技术，霍尔传感器的原理是在向导体施加垂直磁场时，在载流导体（通常称为霍尔元件）中会产生差分电压。电压是由施加的磁场引起的洛伦兹力的结果，其导致电流电子集中在导体的一端，并在两端之间产生电势差。

具体来说，霍尔效应传感器由一块薄的矩形p型半导体材料组成，例如砷化镓，锑化铟或砷化铟，它们通过自身连续的电流。当器件放置在磁场中时，磁通线在半导体材料上施加力，该力使电荷载流子，电子和空穴偏转到半导体板的任一侧。电荷载流子的这种运动是它们经过半导体材料所经受的磁力的结果。当这些电子和空穴移动侧边时，通过这些电荷载流子的积累在半导体材料的两侧之间产生差分电压即电位差。

霍尔效应示意图

上图显示了霍尔效应原理以及电流、电压和磁场之间的关系。产生的电压通常称为霍尔电压（VH）。当不存在磁场时，电流电子的分布是均匀的，这时VH是零。当施加磁场时，电流电子的分布受到干扰，并将导致与电流和施加的磁场的交叉积成比例的非零VH。电流通常是固定的，导致VH与施加的磁场之间的直接关系。

霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低。霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。