什麼是霍爾效應
半導體薄片置於磁感應強度為 B 的磁場中，磁場方向垂直於薄片，如圖所示。當有電流 I 流過薄片時，在垂直於電流和磁場的方向上將產生電動勢 EH ，這種現象稱為霍爾效應，該電動勢稱為霍爾電勢
，上述半導體薄片稱為霍爾元件。
原理簡述如下：激勵電流 I 從 a 

、 b 端流入
，磁場 B 由正上方作用於薄片
，這時電子 e 的運動方向與電流方向相反，將受到洛侖茲力 FL 的作用，向內側偏移，該側形成電子的堆積，從而在薄片的 c 、 d 方向產生電場 E 。電子積累得越多， FE 也越大，在半導體薄片 c 、 d 方向的端麵之間建立的電動勢 EH 就是霍爾電勢。
由實驗可知，流入激勵電流端的電流 I 越大
、作用在薄片上的磁場強度 
，霍爾電勢也就越高。磁場方向相反
，霍爾電勢的方向也隨之改變
，因此霍爾傳感器能用於測量靜態磁場或交變磁場。
霍爾效應特斯拉計對均勻、恒定磁場測量的準確度一般在5%—0.5%，高精度的測量準確度可以達到0.05%。但dan對dui磁ci體ti表biao麵mian的de非fei均jun勻yun磁ci場chang的de測ce量liang就jiu談tan不bu上shang準zhun確que度du了le。往wang往wang是shi不bu同tong的de儀yi表biao，或huo同tong型xing號hao的de儀yi表biao
，不bu同tong的de探tan頭tou
，或huo同tong一yi支zhi探tan頭tou的de不bu同tong側ce麵mian。去qu測ce量liang同tong一yi磁ci體ti表biao麵mian，同tong一yi位wei置zhi（應該說看上去是同一位置）的磁場時
，顯示的結果大不一樣，誤差可以超過20%，甚至50%。
造成上述差別的原因有兩點：其(qi)一(yi)
，不(bu)同(tong)探(tan)頭(tou)內(nei)霍(huo)爾(er)元(yuan)件(jian)封(feng)裝(zhuang)的(de)位(wei)置(zhi)不(bu)同(tong)，或(huo)元(yuan)件(jian)不(bu)在(zai)探(tan)頭(tou)兩(liang)側(ce)的(de)中(zhong)部(bu)。這(zhe)些(xie)探(tan)頭(tou)在(zai)均(jun)勻(yun)磁(ci)場(chang)中(zhong)，不(bu)會(hui)因(yin)位(wei)置(zhi)上(shang)的(de)改(gai)變(bian)而(er)感(gan)受(shou)到(dao)磁(ci)場(chang)的(de)改(gai)變(bian)
，測(ce)量(liang)數(shu)據(ju)也(ye)不(bu)會(hui)因(yin)位(wei)置(zhi)的(de)不(bu)同(tong)而(er)帶(dai)來(lai)誤(wu)差(cha)。當(dang)用(yong)不(bu)同(tong)的(de)探(tan)頭(tou)去(qu)測(ce)磁(ci)體(ti)表(biao)麵(mian)發(fa)散(san)的(de)、bujunyundecichangshi，suiranbiaomiankanshangqushifangdaoletongyiweizhi
，erneibuhuoeryuanjianganshoudaodebingbushitongyiweizhidecichang。ganshoudaodechangzhibutong，celiangjieguodangranbuyiyang。yiban，duiyujingxiangtantou，houduyuexiao

，neibuhuoeryuanjianlibiaomianyuejin，celiangbiaomiancichangxianshidushuyueda
，caiyongchaobotantouqucebiaomiancichangshidedushukeyigaoyuchangguitantou20%以上（被測磁體尺寸越小
，磁體表麵曲率越大，表麵磁場分布越不均勻
，測量數據差別越大），danshiwulunduobodetantou，qineibuduicichangmingandebufenyucitibiaomianzongyouyigejianju，bukenengweilingjuli。suoyishuo，bukenengcedaozhenzhengdebiaomiancichang。zhinengshuo

，shiyongdetantouyuebo，dushuyuenengfanyingchucitidebiaomiancichang。
原因之二是：不同型號的霍爾探頭內，所封裝的霍爾元件敏感區尺寸不同。早期的體形霍爾元件，如鍺
、矽霍爾元件，尺寸一般為4×2㎜2也有6×3㎜2、8×4㎜2
、最小為1.5×1.5㎜2，有效的敏感區基本上是元件本身的尺寸
，麵積大。若用這種霍爾元件來對磁力線發散的小磁體、磁(ci)體(ti)邊(bian)角(jiao)部(bu)分(fen)或(huo)多(duo)極(ji)充(chong)磁(ci)的(de)表(biao)磁(ci)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)。僅(jin)能(neng)反(fan)映(ying)出(chu)通(tong)過(guo)該(gai)元(yuan)件(jian)表(biao)麵(mian)的(de)磁(ci)感(gan)應(ying)強(qiang)度(du)的(de)平(ping)均(jun)值(zhi)。此(ci)值(zhi)必(bi)定(ding)小(xiao)於(yu)該(gai)區(qu)域(yu)的(de)最(zui)大(da)值(zhi)。如(ru)果(guo)改(gai)用(yong)敏(min)感(gan)區(qu)的(de)小(xiao)霍(huo)爾(er)元(yuan)件(jian)

，如(ru)砷(shen)化(hua)镓(jia)霍(huo)爾(er)元(yuan)件(jian)
，其(qi)敏(min)感(gan)區(qu)的(de)有(you)效(xiao)麵(mian)積(ji)約(yue)為(wei)0.1×0.1～0.2×0.2㎜2yuanyuanxiaoyutixingyuanjiandemianji。zhezhongyuanjianjiugengnengfanyingchubiaomiancichangdechangfenbu，suocedaodezuidazhiyegengjiejingaiquyudezuidaciganyingqiangdushijizhi。youqianmiandefenxikeyikanchu，biaomiancichangdeshijizhi（即真實值）用霍爾效應法是根本不可能測到的。也就是說不可能找到、建立一種統一的，共同的表麵磁場的量值標準。隻能去謀求測出更加接近表麵磁場實際值的方法。

對用霍爾效應法測量磁體表麵磁場的探討
高斯計如何選擇探頭

一
、永磁測量儀器

永磁測量儀器是用於各種永磁磁性材料磁性能參數測量的專用儀器。我們通常用到的儀器有：高斯計（特斯拉計）、磁通計、 B-H 磁滯回線儀等。

1、高斯計（特斯拉計）：用於測量各種永磁體表麵磁場強度及氣隙磁場強度。

2
、磁通計：用於測量永磁體的感應磁通量。

3、B-H磁滯回線儀：用於測量永磁材料 Br 、 Hcb 、 Hcj 、 BHmax 等磁性能參數，可自動繪製磁滯回線和退磁曲線。

二、高斯計（特斯拉計）

1、高斯計（特斯拉計）的種類分類：指針式、數字式、便攜式。

2、高斯計（特斯拉計）的應用

（a）永磁體的表麵磁場測量：采用高斯計（特斯拉計）測量永磁產品表麵磁場強度
，主要是對永磁產品的質量及充磁後磁性能一致性的評估;通tong常chang測ce量liang中zhong磁ci體ti表biao麵mian中zhong心xin點dian的de磁ci場chang強qiang度du進jin行xing測ce量liang

，通tong過guo對dui標biao準zhun樣yang品pin數shu據ju進jin行xing比bi較jiao從cong而er判pan斷duan產chan品pin是shi否fou合he格ge，同tong時shi也ye可ke以yi保bao證zheng材cai料liao的de一yi致zhi性xing。

（b）氣隙磁場的測量：采用高斯計（特斯拉計）測量氣磁場的應用比較廣泛
，在科研、電子製造
、機械等領域均有用到。目前應用比較典型的行業主要有電機和電聲兩大行業。

（c）餘磁測量：如工件退磁後的退磁效果檢測。

（d）漏磁測量：如喇叭漏磁測量。

（e）環境磁場測量

3

、高斯計（特斯拉計）選型：高斯計（特斯拉計）的選型首先應從測量對象入手，考慮以下幾個方麵：

a、磁場類型：磁場分為直流磁場和交流磁場兩種
，永磁材料磁場強度應選用直流高斯計測量;

b、儀器量程：明確被測對象的大概磁場範圍，選擇儀器的量程範圍應大於被測量磁場;

c、測量精確度：指儀器的分辨率，如分辨率是 1Gs 或者 0.1Gs 等;

d
、探頭選擇：通常儀器生產廠家的測試探頭都有多種不同規格，以滿足各種不同測試要求，測量表麵磁場強度通常不需要考慮探頭規格。

①氣隙磁場測量：應訪考慮探頭的尺寸大小，如探頭尺寸大於被測氣隙，則無法進入到被測的氣隙中
，從而無法使用;

②探頭方向選擇：探頭方向分橫向和軸向兩種，用戶在探頭選擇時應根據被測對象考慮選擇適應的探頭;

③探頭連接線：儀器生產廠家探頭線纜的長度通常是固定的，如有特殊測量要求
，需延長或縮短探頭線時
，應向廠家提出。 高斯計

e、供電方式：台式高斯計通常采用交流 220V 供電
，便攜式高斯計采用電池供電。

f、功能選擇

①常規功能：極性判斷、最大值鎖定等;

②便攜性：如需戶外操作或現場測量，可選擇便攜性較好的掌上高斯計（便攜式），此類儀器體積小，重量輕，采用電池供電;

③生產線快速測量：儀器具有上、下限設置及報警功能;

④交流磁場測量：用於測量低頻（ 1 — 400Hz ）交變磁場強度的大小;

三
、磁通計

citongjiyibanshizhijieceliangtantouxianquandeciganyingtongliang，shiyongjiaoduodeshipeiyihuomuhezixianquan

，cizhongfangfaduoshiyubiaozhunyangpinjinxingbijiao，jinerjinxingchanpindehegexingpanding。

磁(ci)通(tong)計(ji)使(shi)用(yong)之(zhi)前(qian)
，一(yi)定(ding)要(yao)按(an)照(zhao)要(yao)求(qiu)進(jin)行(xing)預(yu)熱(re)，使(shi)用(yong)中(zhong)要(yao)調(tiao)整(zheng)好(hao)積(ji)分(fen)漂(piao)移(yi)，使(shi)漂(piao)移(yi)量(liang)在(zai)規(gui)定(ding)的(de)範(fan)圍(wei)之(zhi)內(nei)。每(mei)次(ci)測(ce)量(liang)之(zhi)前(qian)要(yao)重(zhong)定(ding)清(qing)零(ling)，釋(shi)放(fang)掉(diao)積(ji)分(fen)電(dian)容(rong)的(de)殘(can)留(liu)電(dian)荷(he)或(huo)漂(piao)移(yi)積(ji)分(fen)電(dian)荷(he)。

當磁體的磁路閉合時，可以使用磁通計測量
、計算剩磁，具體計算方法是： Br=Φ/N/S式中：Φ－－ 磁通量 ; N－－ 線圈匝數 ;S－－ 磁體橫截麵積。

應用磁通計進行產品的合格性檢驗時
，被測樣品和線圈的相對位置一定要與 " 標準樣品的和線圈的相對位置 " 相同。如果產品的性能範圍有嚴格的要求，應保存上限性能的產品
、下限性能的產品
，以進行檢驗定標、檢驗。

四
、永磁 B- H 磁滯回線測量儀

永磁 B-H 磁滯回線測量儀可測量永磁材料的磁滯回線和退磁曲線，準確測量剩磁 Br 、矯頑力 HcB 
、內稟矯頑力 HcJ 和最大能積 （BH）max 等磁特性參數。

隨著計算機係統集成技術的迅速發展與應用，基於計算機操作平台的磁測量係統也應運而生。

五、充磁

在(zai)磁(ci)體(ti)長(chang)度(du)接(jie)近(jin)充(chong)磁(ci)線(xian)圈(quan)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)充(chong)磁(ci)時(shi)，磁(ci)體(ti)的(de)垂(chui)直(zhi)中(zhong)心(xin)位(wei)置(zhi)應(ying)與(yu)充(chong)磁(ci)線(xian)圈(quan)的(de)垂(chui)直(zhi)中(zhong)心(xin)位(wei)置(zhi)重(zhong)合(he)，這(zhe)樣(yang)才(cai)能(neng)保(bao)證(zheng)磁(ci)體(ti)兩(liang)端(duan)磁(ci)場(chang)強(qiang)度(du)相(xiang)等(deng)，保(bao)證(zheng)充(chong)磁(ci)的(de)對(dui)稱(cheng)性(xing)減(jian)小(xiao)由(you)於(yu)充(chong)磁(ci)方(fang)法(fa)的(de)原(yuan)因(yin)造(zao)成(cheng)磁(ci)體(ti)兩(liang)端(duan)表(biao)麵(mian)磁(ci)場(chang)強(qiang)度(du)相(xiang)等(deng)。
理論證明，充磁線圈兩端磁場強度是線圈的中心點的磁場強度是的 1/2 ，在磁體接近充磁線圈的長度時，對於 H
、 SH 以上係列的產品有可能無法飽和充磁
，當磁場強度不是足夠大時

，即使時 M 、 N 係列的產品也無法飽和充磁。在一般情況下，充磁磁體的長度最好小於充磁線圈的 2/3 。

六、磁體易磁化方向的判定

對於正方形方塊
、垂直軸向取向的圓柱都存在取向（易磁化方向）的識別問題，可以采用已充磁的產品或借用儀器進行識別，具體方法如下：

（1）、用已充磁的產品進行識別：duiyuzhengfangxingfangkuai

，youyucailiaodegexiangyixing，cichoushianquxiangfangxiangpailie，yinerquxiangfangxiangyiyucihua，cihuazhihouyijixiangxixilijiaoda，erfeiquxiangfangxiangdexilizexiao，yicilaishibiepandingquxiangfangxiang;檢測用的磁鐵應稍大一些
，過磁體小時吸力大小差異不易判別;對於垂直軸向取向的圓柱，一般隻能用已充磁的磁體進行檢測：用磁鐵吸圓柱表麵，將圓柱吸起
，與地麵垂直的方向即為取向充磁方向;

（2）
、利用磁通計進行識別：可以在正方形材料上吸一塊磁鐵


，磁鐵的方向與磁通線圈垂直
，磁通值相對較大的一麵為取向麵，與此麵垂直的方向為取向方向。

高斯（G），非國際通用的磁感應強度單位。為紀念德國物理學家和數學家高斯而命名。

單拉換算：1T（特斯拉）=1000MT（毫特斯拉）=10000GS（高斯）

1MT=10GS