移動(dòng)端
直播推薦
回放
回放
企業(yè)動(dòng)態(tài)
- 奧科環(huán)境試驗(yàn)，杭州品質(zhì)保障
- 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)采購(gòu)佳航的滲透壓測(cè)定儀 JH-ST3000
- 恭喜武漢格特塑料制品高溫烘箱圓滿完工
- 浙江海瀚藥業(yè)有限公司采購(gòu)佳航的定制款熔點(diǎn)儀Digipol-M70D
- 工業(yè)五金配件高溫烘烤箱順利出貨
- 慶祝我司與南六企業(yè)（平湖）有限公司合作成功
- HCDJC系列電壓擊穿試驗(yàn)儀榮登CCTV-2財(cái)經(jīng)頻道 《經(jīng)濟(jì)半小時(shí)》
- 浙江寰領(lǐng)醫(yī)藥科技有限公司采購(gòu)佳航的JH-D2102膏藥軟化點(diǎn)測(cè)定儀環(huán)球法
推薦展會(huì)
霍爾效應(yīng)
科技名詞定義
中文名稱：
霍爾效應(yīng)
英文名稱：
Hall effect
定義1：
在物質(zhì)中任何一點(diǎn)產(chǎn)生的感應(yīng)電場(chǎng)強(qiáng)度與電流密度和磁感應(yīng)強(qiáng)度之矢量積成正比的現(xiàn)象。
應(yīng)用學(xué)科：
電力（一級(jí)學(xué)科）；通論（二級(jí)學(xué)科）
定義2：
通過(guò)電流的半導(dǎo)體在垂直電流方向的磁場(chǎng)作用下，在與電流和磁場(chǎng)垂直的方向上形成電荷積累和出現(xiàn)電勢(shì)差的現(xiàn)象。
應(yīng)用學(xué)科：
機(jī)械工程（一級(jí)學(xué)科）；工業(yè)自動(dòng)化儀表與系統(tǒng)（二級(jí)學(xué)科）；機(jī)械量測(cè)量?jī)x表-機(jī)械量測(cè)量?jī)x表一般名詞（三級(jí)學(xué)科）
以上內(nèi)容由全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定公布
霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是美國(guó)物理學(xué)家霍爾（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體的垂直于磁場(chǎng)和電流方向的兩個(gè)端面之間會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差，這一現(xiàn)象便是霍爾效應(yīng)。這個(gè)電勢(shì)差也被叫做霍爾電勢(shì)差。
發(fā)現(xiàn)
霍爾效應(yīng)在1879年被E.H. 霍爾發(fā)現(xiàn)，它定義了磁場(chǎng)和感應(yīng)電壓之間的關(guān)系，這種效應(yīng)和傳統(tǒng)的感應(yīng)效果*不同。當(dāng)電流通過(guò)一個(gè)位于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體的時(shí)候，磁場(chǎng)會(huì)對(duì)導(dǎo)體中的電子產(chǎn)生一個(gè)垂直于電子運(yùn)動(dòng)方向上的的作用力，從而在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電壓差。雖然這個(gè)效應(yīng)多年前就已經(jīng)被大家知道并理解，但基于霍爾效應(yīng)的傳感器在材料工藝獲得重大進(jìn)展前并不實(shí)用，直到出現(xiàn)了高強(qiáng)度的恒定磁體和工作于小電壓輸出的信號(hào)調(diào)節(jié)電路。根據(jù)設(shè)計(jì)和配置的不同，霍爾效應(yīng)傳感器可以作為開/關(guān)傳感器或者線性傳感器。
霍爾效應(yīng)（圖中電場(chǎng)方向應(yīng)向上）
解釋
在導(dǎo)體上外加與電流方向垂直的磁場(chǎng)，會(huì)使得導(dǎo)體中的電子與電洞受到不同方向的洛倫茲力而往不同方向上聚集，在聚集起來(lái)的電子與電洞之間會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，此一電場(chǎng)將會(huì)使后來(lái)的電子電洞受到電力作用而平衡掉磁場(chǎng)造成的洛倫茲力，使得后來(lái)的電子電洞能順利通過(guò)
霍爾效應(yīng)
不會(huì)偏移，此稱為霍爾效應(yīng)。而產(chǎn)生的內(nèi)建電壓稱為霍爾電壓。
方便起見，假設(shè)導(dǎo)體為一個(gè)長(zhǎng)方體，長(zhǎng)度分別為a,b,d，磁場(chǎng)垂直ab平面。電流經(jīng)過(guò)ad，電流I = nqv（ad），n為電荷密度。設(shè)霍爾電壓為VH，導(dǎo)體沿霍爾電壓方向的電場(chǎng)為VH / a。設(shè)磁場(chǎng)強(qiáng)度為B。
洛倫茲力
f=qE+qvB/c（Gauss 單位制）
電荷在橫向受力為零時(shí)不在發(fā)生橫向偏轉(zhuǎn)，結(jié)果電流在磁場(chǎng)作用下在器件的兩個(gè)側(cè)面出現(xiàn)了穩(wěn)定的異號(hào)電荷堆積從而形成橫向霍爾電場(chǎng)
E= - vB/c
由實(shí)驗(yàn)可測(cè)出 E= UH/W 定義霍爾電阻為
RH= UH/I =EW/jW= E/j
j = q n v
RH=-vB/c /（qn v）=- B/（qnc）
UH=RH I= -B I /（q n c）
相關(guān)反應(yīng)
量子霍爾效應(yīng)
熱霍爾效應(yīng)：垂直磁場(chǎng)的導(dǎo)體會(huì)有溫度差。
Corbino效應(yīng)：垂直磁場(chǎng)的薄圓碟會(huì)產(chǎn)生一個(gè)圓周方向的電流。
自旋霍爾效應(yīng)
本質(zhì)
固體材料中的載流子在外加磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)槭艿铰鍋銎澚Φ淖饔枚管壽E發(fā)生偏移，并在材料兩側(cè)產(chǎn)生電荷積累，形成垂直于電流方向的電場(chǎng)，zui終使載流子受到的洛侖茲力與電場(chǎng)斥力相平衡，從而在兩側(cè)建立起一個(gè)穩(wěn)定的電勢(shì)差即霍爾電壓。正交電場(chǎng)和電流強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的乘積之比就是霍爾系數(shù)。平行電場(chǎng)和電流強(qiáng)度之比就是電阻率。大量的研究揭示：參加材料導(dǎo)電過(guò)程的不僅有帶負(fù)電的電子，還有帶正電的空穴。
應(yīng)用
霍爾效應(yīng)在應(yīng)用技術(shù)中特別重要。霍爾發(fā)現(xiàn)，如果對(duì)位于磁場(chǎng)（B）中的導(dǎo)體（d）施加一個(gè)電壓（Iv），該磁場(chǎng)的方向垂直于所施加電壓的方向，那么則在既與磁場(chǎng)垂直又和所施加電流方向垂直的方向上會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)電壓（UH），人們將這個(gè)電壓叫做霍爾電壓，產(chǎn)生這種現(xiàn)象被稱為霍爾效應(yīng)。好比一條路， 本來(lái)大家是均勻的分布在路面上, 往前移動(dòng). 當(dāng)有磁場(chǎng)時(shí)， 大家可能會(huì)被推到靠路的右邊行走. 故路 （導(dǎo)體） 的兩側(cè), 就會(huì)產(chǎn)生電壓差. 這個(gè)就叫“霍爾效應(yīng)”。根據(jù)霍爾效應(yīng)做成的霍爾器件，就是以磁場(chǎng)為工作媒體，將物體的運(yùn)動(dòng)參量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字電壓的形式輸出，使之具備傳感和開關(guān)的功能。
訖今為止，已在現(xiàn)代汽車上廣泛應(yīng)用的霍爾器件有：在分電器上作信號(hào)傳感器、ABS系統(tǒng)中的速度傳感器、汽車速度表和里程表、液體檢測(cè)器、各種用電負(fù)載的電流檢測(cè)及工作狀態(tài)診斷、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及曲軸角度傳感器、各種開關(guān)，等等。 物理量
例如汽車點(diǎn)火系統(tǒng)，設(shè)計(jì)者將霍爾傳感器放在分電器內(nèi)取代機(jī)械斷電器，用作點(diǎn)火脈沖發(fā)生器。這種霍爾式點(diǎn)火脈沖發(fā)生器隨著轉(zhuǎn)速變化的磁場(chǎng)在帶電的半導(dǎo)體層內(nèi)產(chǎn)生脈沖電壓，控制電控單元（ECU）的初級(jí)電流。相對(duì)于機(jī)械斷電器而言，霍爾式點(diǎn)火脈沖發(fā)生器無(wú)磨損免維護(hù)，能夠適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，還能地控制點(diǎn)火正時(shí)，能夠較大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
用作汽車開關(guān)電路上的功率霍爾電路，具有抑制電磁干擾的作用。許多人都知道，轎車的自動(dòng)化程度越高，微電子電路越多，就越怕電磁干擾。而在汽車上有許多燈具和電器件，尤其是功率較大的前照燈、空調(diào)電機(jī)和雨刮器電機(jī)在開關(guān)時(shí)會(huì)產(chǎn)生浪涌電流，使機(jī)械式開關(guān)觸點(diǎn)產(chǎn)生電弧，產(chǎn)生較大的電磁干擾信號(hào)。采用功率霍爾開關(guān)電路可以減小這些現(xiàn)象。
霍爾器件通過(guò)檢測(cè)磁場(chǎng)變化，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸出，可用于監(jiān)視和測(cè)量汽車各部件運(yùn)行參數(shù)的變化。例如位置、位移、角度、角速度、轉(zhuǎn)速等等，并可將這些變量進(jìn)行二次變換；可測(cè)量壓力、質(zhì)量、液位、流速、流量等?；魻柶骷敵隽恐苯优c電控單元接口，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)。目前的霍爾器件都可承受一定的振動(dòng)，可在零下40攝氏度到零上150攝氏度范圍內(nèi)工作，全部密封不受水油污染，完夠適應(yīng)汽車的惡劣工作環(huán)境。
發(fā)展
美國(guó)物理學(xué)家霍爾（Hall,Edwin Herbert,1855-1938）于1879年在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體的垂直于磁場(chǎng)和電流方向的兩個(gè)端面之間會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差，這一現(xiàn)象便是霍爾效應(yīng)。這個(gè)電勢(shì)差也被叫做霍爾電勢(shì)差。
在霍爾效應(yīng)發(fā)現(xiàn)約100年后，德國(guó)物理學(xué)家克利青（Klaus von Klitzing, 1943-）等在研究極低溫度和強(qiáng)磁場(chǎng)中的半導(dǎo)體時(shí)發(fā)現(xiàn)了量子霍耳效應(yīng)，這是當(dāng)代凝聚態(tài)物理學(xué)令人驚異的進(jìn)展之一，克利青為此獲得了1985年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 之后，美籍華裔物理學(xué)家崔琦和美國(guó)物理學(xué)家勞克林（Robert B.Laughlin，1950-）、施特默（Horst L. St rmer，1949-）在更強(qiáng)磁場(chǎng)下研究量子霍爾效應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)了分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)，這個(gè)發(fā)現(xiàn)使人們對(duì)量子現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)更進(jìn)一步，他們?yōu)榇双@得了1998年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 （Daniel Chee Tsui,1939- ）
zui近，復(fù)旦校友、斯坦福教授張首晟與母校合作開展了“量子自旋霍爾效應(yīng)”的研究。“量子自旋霍爾效應(yīng)”zui先由張首晟教授預(yù)言，之后被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。這一成果是美國(guó)《科學(xué)》雜志評(píng)出的2007年科學(xué)進(jìn)展之一。如果這一效應(yīng)在室溫下工作，它可能導(dǎo)致新的低功率的“自旋電子學(xué)”計(jì)算設(shè)備的產(chǎn)生。 目前工業(yè)上應(yīng)用的高精度的電壓和電流型傳感器有很多就是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的，誤差精度能達(dá)到0.1%以下
正是基于以上原理的良好應(yīng)用。對(duì)于測(cè)量瓶壁厚度有良好的效果。
免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來(lái)源：儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來(lái)源：儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來(lái)源（非儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
浙公網(wǎng)安備 33010602002722號(hào)
第62屆中國(guó)高等教育博覽會(huì)
展會(huì)城市：重慶市展會(huì)時(shí)間：2024-11-15