霍尔元件的定义和霍尔电压

一、霍尔元件的定义和霍尔电压

1、定义：霍尔元件是一种半导体磁电器件，它是利用霍尔效应来进行工作的。

2、霍尔电压：$U_H＝k\frac{IB}{d}$（$d$为薄片的厚度，$k$为霍尔系数）。其中$U_H$的变化与$B$成正比，所以霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量。

3、霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受电场力和洛伦兹力二力平衡。

4、霍尔效应：是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。

二、霍尔元件的相关例题

霍尔式位移传感器的磁场方向沿$x$轴正方向，磁感应强度$B$随$x$的变化关系为$B=B_0+kx$（$B_0$，$k$均大于零的常数），薄形霍尔元件的工作面垂直于$x$轴，通过电流$I$沿$z$轴负方向，霍尔元件沿$x$轴正方向以速度$v$匀速运动，要使元件上。下表面产生的电势差变化得快，可以采取的方法是____

A．增大$I$ B．增大$B_0$

C．减小$k$ D．减小$v$

答案：A

解析：最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，设霍尔元件的上下表面的间距为$d$，有：

$q\frac{U}{d}=qvB$

电流的微观表达式为：

$I=nqsv$

联立计算得出：

$U=\frac{BdI}{nqs}$

A．从上式可以看出：$U$随电流的增大而增大，所以增加电流时，元件上、下表面产生的电势差变化得快；所以A选项是正确的；

B、C、D．由①式，$U$随着$B$的增大而增大霍尔元件沿$x$轴正方向以速度$v$匀速运动要使元件上、下表面产生的电势差变化得快，则需要磁感应强度变化加快：因为$B=B_0+kx$，根据可以通过增加$k$或$v$来使元件上、下表面产生的电势差变化得快；故BCD错，综上所述本题答案是A。