霍尔现象是怎么产生的?

霍尔现象是怎么产生的?,第1张

霍尔现象的产生过程如下:

当电流垂直于外磁场通过半导体时,载流子发生偏转,垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场,从而在半导体的两端产生电势差,这一现象就是霍尔效应。

霍尔效应的本质:

固体材料中的载流子在外加磁场中运动时,因为受到洛仑兹力的作用而使轨迹发生偏移,并在材料两侧产生电荷积累,形成垂直于电流方向的电场,最终使载流子受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡,从而在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。

此外,霍尔效应在1879年被物理学家霍尔发现,定义了磁场和感应电压之间的关系。当电流通过一个位于磁场中的导体的时候,磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的作用力,从而在垂直于导体与磁感线的两个方向上产生电势差。

迄今为止,已在现代汽车上广泛应用的霍尔器件有:在分电器上作信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度传感器、各种开关,等等。

当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象便是霍尔效应.这个电势差也被叫做霍尔电势差. 现在阐述霍尔效应的原理: 以p型半导体为例,当沿ox方向加电场Ex时,空穴漂移速度为vx,电流密度为Jx=pqvx,在垂直磁场Bz的作用下,空穴受到洛伦兹力qv*B,方向沿-y方向,大小为qvxBz.空穴在洛伦兹力的作用下向-y方向偏转,如同附加一个横向电流,因而在样品两端引起电荷积累,即产生了电势差. 霍尔电压VH=RH*Ix*Bz/d,其中RH是霍尔常数,与材料的性质种类有关,Ix是x方向的电流,Bz是z方向的磁场,d是材料的厚度.此时将会产生Y方向的电压.

霍尔效应是电磁效应的一种。 当电流垂直于外磁场通过半导体时,载流子发生偏转,垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场,从而在半导体的两端产生电势差,这一现象就是霍尔效应,这个电势差也被称为霍尔电势差(霍尔电压)。

当电流垂直于外磁场通过半导体时,使载流子发生偏转的力是洛伦兹力。洛伦兹力是运动电荷在磁场中所受到的力,即磁场对运动电荷的作用力。洛伦兹力和万有引力一样,是人类目前知其然不知其所以然的一种物理现象。按照目前已有的认知,洛伦兹力是电磁学中安培力的微观表现,所以由洛伦兹力导致的霍尔电势,可以用左手定则进行判定。

可以这样理解:通电导线处于磁场中时,使导线运动的力,在霍尔元件中没有推动元件,而是直接将载流子推向元件的特定表面,从而形成霍尔电势。


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