霍爾效應(yīng)原理是Edwin Hall于1879年，在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。后來(lái)，還發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng)，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬?gòu)?qiáng)得多，利用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件，被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)及信息處理等領(lǐng)域。
作為一種流行的磁傳感器技術(shù)，霍爾傳感器的原理是在向?qū)w施加垂直磁場(chǎng)時(shí)，在載流導(dǎo)體（通常稱為霍爾元件）中會(huì)產(chǎn)生差分電壓。電壓是由施加的磁場(chǎng)引起的洛倫茲力的結(jié)果，其導(dǎo)致電流電子集中在導(dǎo)體的一端，并在兩端之間產(chǎn)生電勢(shì)差。
具體來(lái)說(shuō)，霍爾效應(yīng)傳感器由一塊薄的矩形p型半導(dǎo)體材料組成，例如砷化鎵，銻化銦或砷化銦，它們通過自身連續(xù)的電流。當(dāng)器件放置在磁場(chǎng)中時(shí)，磁通線在半導(dǎo)體材料上施加力，該力使電荷載流子，電子和空穴偏轉(zhuǎn)到半導(dǎo)體板的任一側(cè)。電荷載流子的這種運(yùn)動(dòng)是它們經(jīng)過半導(dǎo)體材料所經(jīng)受的磁力的結(jié)果。當(dāng)這些電子和空穴移動(dòng)側(cè)邊時(shí)，通過這些電荷載流子的積累在半導(dǎo)體材料的兩側(cè)之間產(chǎn)生差分電壓即電位差。
霍爾效應(yīng)示意圖
上圖顯示了霍爾效應(yīng)原理以及電流、電壓和磁場(chǎng)之間的關(guān)系。產(chǎn)生的電壓通常稱為霍爾電壓（VH）。當(dāng)不存在磁場(chǎng)時(shí)，電流電子的分布是均勻的，這時(shí)VH是零。當(dāng)施加磁場(chǎng)時(shí)，電流電子的分布受到干擾，并將導(dǎo)致與電流和施加的磁場(chǎng)的交叉積成比例的非零VH。電流通常是固定的，導(dǎo)致VH與施加的磁場(chǎng)之間的直接關(guān)系。
霍爾電壓隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化，磁場(chǎng)越強(qiáng)，電壓越高，磁場(chǎng)越弱，電壓越低。霍爾電壓值很小，通常只有幾個(gè)毫伏，但經(jīng)集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強(qiáng)的信號(hào)。