为什么半导体的霍尔效应显著

A. 为什么霍尔效应明显的材料其霍尔效应不明显

一般金属中载流子密度很大,所以金属材料的霍尔系数系数很小,霍尔效应不明显; 而半导体中的载流子的密度比金属要小得多,所以半导体的霍尔系数系数比金属大得多,能产生较大的霍尔效。

B. 霍尔效应是什么，它为什么可以应用于半导体上面呢

霍尔效应的本质是：固体材料中的载流子在外加磁场中运动时，因为受内到洛仑兹力的作用而容使轨迹发生偏移，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。正交电场和电流强度与磁场强度的乘积之比就是霍尔系数。平行电场和电流强度之比就是电阻率。
大量的研究揭示：参加材料导电过程的不仅有带负电的电子，还有带正电的空穴。所以它可以应用于半导体上面。

C. 为什么霍尔元件不用金属材料而是用半导体

因为霍尔电压公式是E等于kBI/d，霍尔元件和等离子磁流体发电是一个原理的，其中公式的系数k1/n（n为导体单位横截面积的载流子数）说到这里就能看出当BI一定时不同材料的k与d不同时霍尔电压是不同的，当d做到很薄不能再薄（很厚）时只能通过改变k来提高（降低）霍尔电压，

而一般材料的K基本是固定的或随外界因素（温度）改变的，这就是系数变量，而半导体导电是因为能在硅储中掺杂的不同浓度的物质，

而这种掺杂使得半导体中的载流子浓度能受人为控制（也就是单位横截面积的载流子数能人为控制）从而改变了K，其实这公式些就跟人们发现的电阻率公式类似，起到了对电子元件的微型化的作用。

(3)为什么半导体的霍尔效应显著扩展阅读：

霍尔元件应用霍尔效应的半导体。

所谓霍尔效应，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。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。

当电流通过金属箔片时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显，而铁磁金属在居里温度以下将呈极强的霍尔效应。

由于通电导线周围存在磁场，其大小和导线中的电流成正比，故可以利用霍尔元件测量出磁场，就可确定导线电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不和被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于大电流传感。

若把霍尔元件置于电场强度为E、磁场强度为H的电磁场中，则在该元件中将产生电流I，元件上同时产生的霍尔电位差和电场强度E成正比，如果再测出该电磁场的磁场强度，则电磁场的功率密度瞬时值P可由P=EH确定。

利用这种方法可以构成霍尔功率传感器,如果把霍尔元件集成的开关按预定位置有规律地布置在物体上，当装在运动物体上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号列可以传感出该运动物体的位移。若测出单位时间内发出的脉冲数，则可以确定其运动速度。

D. 霍尔效应只适用半导体原件吗，为什么判断电势高低时要用正电荷判断。

后来曾有人利用霍尔效应制成测量磁场的磁传感器，但因金属的霍尔效应太弱而未能得到实际应用。随着半导体材料和制造工艺的发展，人们又利用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到实用和发展，现在广泛用于非电量电测，电动控制，电磁测量和计算装置方面。在电流体中的霍尔效应也是目前在研究中的“磁流体发电”的理论基础。 由于通电导线周围存在磁场，其大小与导线中的电流成正比，故可以利用霍尔元件测量出磁场，就可确定导线电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不与被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于大电流传感。 若把霍尔元件置于电场强度为E、磁场强度为H的电磁场中，则在该元件中将产生电流I，元件上同时产生的霍尔电位差与电场强度E成正比，如果再测出该电磁场的磁场强度，则电磁场的功率密度瞬时值P可由P=EH确定。 利用这种方法可以构成霍尔功率传感器。 如果把霍尔元件集成的开关按预定位置有规律地布置在物体上，当装在运动物体上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号列可以传感出该运动物体的位移。若测出单位时间内发出的脉冲数，则可以确定其运动速度。 霍尔发现，如果对位于磁场(B)中的导体(d)施加一个电压(Iv)，该磁场的方向垂直于所施加电压的方向，那么则在既与磁场垂直又和所施加电流方向垂直的方向上会产生另一个电压(UH)，人们将这个电压叫做霍尔电压，产生这种现象被称为霍尔效应。 好比一条路, 本来大家是均匀的分布在路面上, 往前移动. 当有磁场时, 大家可能会被推到靠路的右边行走. 故路 (导体) 的两侧, 就会产生电压差. 这个就叫“霍尔效应”。 根据霍尔效应做成的霍尔器件，就是以磁场为工作媒体，将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出，使之具备传感和开关的功能。 讫今为止，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。 例如:汽车点火系统，设计者将霍尔传感器放在分电器内取代机械断电器，用作点火脉冲发生器。这种霍尔式点火脉冲发生器随着转速变化的磁场在带电的半导体层内产生脉冲电压，控制电控单元（ECU）的初级电流。相对于机械断电器而言，霍尔式点火脉冲发生器无磨损免维护，能够适应恶劣的工作环境，还能精确地控制点火正时，能够较大幅度提高发动机的性能，具有明显的优势。 用作汽车开关电路上的功率霍尔电路，具有抑制电磁干扰的作用。许多人都知道，轿车的自动化程度越高，微电子电路越多，就越怕电磁干扰。而在汽车上有许多灯具和电器件，尤其是功率较大的前照灯、空调电机和雨刮器电机在开关时会产生浪涌电流，使机械式开关触点产生电弧，产生较大的电磁干扰信号。采用功率霍尔开关电路可以减小这些现象。 霍尔器件通过检测磁场变化，转变为电信号输出，可用于监视和测量汽车各部件运行参数的变化。例如位置、位移、角度、角速度、转速等等，并可将这些变量进行二次变换；可测量压力、质量、液位、流速、流量等。 霍尔器件输出量直接与电控单元接口，可实现自动检测。目前的霍尔器件都可承受一定的振动，可在零下40摄氏度到零上150摄氏度范围内工作，全部密封不受水油污染，完全能够适应汽车的恶劣工作环境。 霍尔效应的定义 定义1： 霍尔效应是指当施加的外磁场垂直于半导体中流过的电流时,会在半导体垂直于磁场和电流的方向上产生霍尔电动势。其电势高的电极，为正极；而其电极低的电极，为副极。

E. 为什么半导体中霍尔效应特别显著

霍尔效应是载流子在磁场作用（洛伦兹力作用）下而偏离电场方向所专产生的一种现象。霍属尔电压与电场和磁场成正比，其比例系数称为霍尔系数；霍尔系数与载流子浓度成反比，所以非简并半导体的霍尔效应较显著，而简并半导体和金属的霍尔效应就较弱。
因为霍尔效应中需要产生一个平衡洛伦兹力作用的横向电压，电阻率越高（载流子浓度越低）的半导体，其中越容易产生出这个电压，所以半导体的霍尔效应要比金属的强。

F. 霍尔元件为什么采用半导体材料制造

1、半导体迁移率很高，电阻率适中，是制造霍尔元件的较理想材料。金属的迁移率和电阻率均

很低，而不良导体电阻率虽高，但迁移率极小。因此霍尔元件一般采用半导体材料制造。

2、半导体，指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。一般半导体材料的能隙约为1至

3电子伏特，通过电子传导或空穴传导的方式传输电流。半导体在收音机、电视机以及测温上有

着广泛的应用。

3、霍尔元件是应用霍尔效应的半导体。它是一种基于霍尔效应的磁传感器，用它们可以检测磁

场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。它的优点有结构牢固、体积小、重量轻、寿

命长、安装方便、功耗小、频率高、耐震动等一般用于电机中测定转子转速，如录象机的磁

鼓，电脑中的散热风扇等。

G. 为什么用半导体来研究霍尔效应

半导体的载流子浓度比金属中的电子浓度低
霍尔效应中需要产生一个平衡洛伦兹力作用的横向电压,电阻率越高（载流子浓度越低）的半导体,其中越容易产生出这个电压,所以半导体的霍尔效应要比金属的强.

H. 为什么采用半导体材料制备霍尔元件

因为磁场作抄用于载流金属导体袭、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。

霍尔效应为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。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。

当电流通过金属箔片时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显，而铁磁金属在居里温度以下将呈极强的霍尔效应。由于通电导线周围存在磁场，其大小和导线中的电流成正比，故可以利用霍尔元件测量出磁场。

(8)为什么半导体的霍尔效应显著扩展阅读：

霍尔元件的相关情况：

1、磁场的一个磁极靠近它，输出低电位电压（低电平）或关的信号，磁场磁极离开它输出高电位电压（高电平）或开的信号，正面感应磁场S极，反面感应N极。

2、因为磁场有两个磁极N、S（正磁或负磁），所以两个磁极分别控制双极性霍尔开关的开和关（高低电平），它具有锁定的作用，也就是说当磁极离开后，霍尔输出信号不发生改变。

3、在静态（无磁场）时，从理论上讲，输出应等于在工作电压及工作温度范围内的电源电压的一半。增加南极磁场将增加来自其静态电压的电压。

I. 霍尔效应为什么要用半导体材料，而且要求很薄啊

为实验 的要求 ，是被碰撞的物体呈单平面，这样为了使能量的去向有可被测性，而且使实验有重复性，真实性

J. 为什么霍尔元件采用半导体材料而不是用导体材料

霍尔效应是一种磁敏效应，一般在半导体薄片的长度X方向上施加回磁感应强度为B的磁场，则答在宽度Y方向上会产生电动势UH，这种现象即称为霍尔效应。UH称为霍尔电势，其大小可表示为： UH=RH/d*IC*B （1） 式中，RH称为霍尔系数，由导体材料的性质决定；d为导体材料的厚度，IC为电流强度，B为磁感应强度。 设RH/d=K,则式（1）可写为： UH=K*IC*B (2) 可见，霍尔电压与控制电流及磁感应强度的乘积成正比，K称霍尔系数。K值越大，灵敏度就越高；元件厚度越小，输出电压也越大。 霍尔系数:K=1/(n*q)式中,n为载流子密度,一般金属中载流子密度很大,所以金属材料的霍尔系数系数很小,霍尔效应不明显; 而半导体中的载流子的密度比金属要小得多,所以半导体的霍尔系数系数比金属大得多,能产生较大的霍尔效,故霍尔元件不用金属材料而是用半导体!
参考资料：《物理学基本教程》高等教育社出版