霍爾效應(yīng)測(cè)試儀的工作原理

在均勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中放入一塊板狀金屬導(dǎo)體，并與磁場(chǎng)B方向垂直如圖1-1，在金屬板中沿與磁場(chǎng)B垂直的方向通以電流I 的時(shí)候，在金屬板上下表面之間會(huì)出現(xiàn)橫向電勢(shì)差HU，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，電勢(shì)差HU稱為霍爾電勢(shì)差。進(jìn)一步的觀察實(shí)驗(yàn)還指出，霍爾電勢(shì)差HU大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流強(qiáng)度I的大小都成正比，而與金屬板的厚度d成反比，即)(/VdIBRUHH?。式中)(13?CmRH僅與導(dǎo)體材料有關(guān)，稱為霍爾系數(shù)。當(dāng)時(shí)雖然發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng)現(xiàn)象，但在發(fā)現(xiàn)電子以前，人們不知道導(dǎo)體中的載流子是什么，不能從電子運(yùn)動(dòng)的角度加以解釋霍爾效應(yīng)的物理現(xiàn)象，現(xiàn)在我們按電子學(xué)理論對(duì)霍爾效應(yīng)做了如下的解釋：金屬中的電流就是自由電子的定向流動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中的電子在磁場(chǎng)中要受到洛侖茲力的作用。

霍爾效應(yīng)從本質(zhì)上講是運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中受洛侖茲力作用而引起的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)帶電粒子（電子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉(zhuǎn)就導(dǎo)致在垂直電流和磁場(chǎng)方向上產(chǎn)生正負(fù)電荷的聚積，從而形成附加的橫向電場(chǎng)，即霍爾電場(chǎng)HE。如圖1-1所示的半導(dǎo)體試樣，若在X方向通以電流SI，在Z方向加磁場(chǎng)B，則在Y方向即試樣A-A/ 電極兩側(cè)就開始聚集異號(hào)電荷而產(chǎn)生相應(yīng)的附加電場(chǎng)。電場(chǎng)的指向取決于試樣的導(dǎo)電類型。