对霍尔效应应用猜想

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首先说说：1 经典霍尔效应1897 年，霍尔（E.H.Hall）正在马里兰的Johns                       
Hopkins 大学读研究生。当时还没有发现电子，也没有
人知道金属导电的机理。他注意到著名的英国物理学家
麦克斯韦和瑞典物理学家埃德隆关于一个问题的分歧，
于是在导师罗兰(H.A.Rowland)教授的支持下，做实验
来验证磁场到底对导线中的电流有没有影响，却发现了

一种特殊的现象：霍尔效应可以从运动电荷受到的洛

伦兹力得到解
释。实验表明，霍尔电压U 与电流I、磁感应强度B 都
成正比，与板的厚度d 成反比。其公式为：
U = K·IB/d （1）
（1）式中，K=1/nq为比例常数，称为霍尔系数，它
由导体（或半导体）材料的性质所决定。
2 量子霍尔效应按经典霍尔效应理论，霍尔电阻RH（RH=U/I=K·B/
d= B/nqd）应随B 连续变化并随着n（载流子浓度）的
增大而减小，但是，1980 年，克利青在1.5K 极低温度
和18.9T 强磁场下，测量金属——氧化物——半导体场
效应晶体管时，发现其霍尔电阻RH随磁场的变化出现了
一系列量子化平台，即 (h 为普朗克常数，e
为电子电量，N=1,2⋯整数)，这种现象称为整数量子霍
尔效应(IQHE)。
1982 年，崔琦和施特默等人在比整数量子霍尔效应
更低的温度0.1K 和更强的磁场20T 条件下，对具有高迁
移率的更纯净的二维电子气系统样品的测量中，也在一些
电阻和温度范围内观测到横向霍尔电阻呈现平台的现象，
但极为不同的是，这些平台对应的不是原来量子霍尔效
应的整数值而是分数值，即RH = h/(ve^2)
(v= 1故称为分数量子霍尔效应(FQHE)。一年后，劳克林用一
个波函数对分数量子霍尔效应给出了很好的解释。
3 霍尔效应的应用
一般而言，金属和电解质的霍尔系数很小，霍尔效
应不显著；半导体的霍尔系数则大得多，霍尔效应显
著。从20 世纪60 年代起，随着半导体材料和半导体工
艺的飞速发展，人们发现用半导体材料制成的霍尔元件
具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输
出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，将其广泛应
用于电磁测量、非电量测量、自动控制、计算与通讯装
置中。
3.1 测量半导体特性
霍尔效应对于诸多半导体材料和高温超导体的性
质测量来说意义重大。设导体中电流方向如图1 所示，
如果载流子带负电，它的运动方向和电流方向相反，作
用在它上面的洛伦兹力向下，因此，导体上界面带正
电，下界面带负电；如果载流子带正电，则导体上界面
带负电而下界面带正电。由此可以看出，只要测得上下
界面间霍尔电压的符号就可以确定载流子的符号。用这
种方法就能够测定半导体究竟是P 型还是N 型。如果载
流子已知，则通过测定霍尔系数K，还可算出导体中载
流子的浓度n，进而得出载流子浓度受其客观因素影响
的情况。如由Lake Shore公司推出的Lake Shore7500
系统，配备专门为7500 设计的IDEAS 软件，操作简单、
精确，可用于测量样品的电阻、电阻率、霍尔系数、霍
尔迁移率、载波密度和电子特性，能够满足人们多方面
的测量需要。
3.2 测量磁场
利用霍尔效应可以制造精确测量磁感应强度的仪
器——高斯计。高斯计的探头是一个霍尔元件，在它的
里面是一个半导体薄片。依据（1）式，U可用毫伏计测
量，K、I 也可用相应的仪器测量，因此，就可以方便地
测出磁场强度
Ne24 量子霍尔效应的新进展
量子霍尔效应的一个重要应用是高精度地测定了
精细结构常数α。它是用来量度电磁相互作用强度的。
在SI单位制中，精细结构常数的表达式为α= e2/2εohc，
其中c 为光速，h 为普朗克常数，e 为电子电荷。由量
子霍尔效应测定的α的倒数不确定度为6.2 × 10-8，可
以看出，其具有很高的精确度。
通过大量实验和严格理论研究证明，在量子霍尔
效应的RH-B 关系曲线中的电阻平台是与h/e2 成比例
的，而与样品的材料、形状等因素无关。普朗克常数h
和电子电荷e 都是基本物理常数，因此，可以采用量子
霍尔电阻的普遍性和很高的测量精确性的特点，将其
作为电阻单位欧姆的自然基准。从1990年1 月1日起，
国际计量委员会在世界范围内启用量子化霍尔电阻标
准代替原来的实物标准，并给出了国际推荐值RH=h/
e2=25812.807Ω。为此，国际计量局还建立了一套可运
输的量子化霍尔电阻装置，到已建立此种自然基准的
各个国家实验室进行循环比对。结果表明，各国的数据
一致性为10-8 量级，好一些的可达到10-9 量级。2000年
10 月，日本电学计量机构的中西正和博士携带了三个
高稳定的1Ω标准电阻到中国计量科学研究院进行双边
国际比对，结果表明，两国用量子化霍尔电阻复现1 Ω
电阻量值的差别仅为1.3n Ω，优于目前文献中已发表
的所有结果，表明我国电学计量基准已达到世界先进
水平。
但是，在实际电能应用中，直流电仅是很小一部
分，大规模应用是在50HZ或60HZ交流电状态下进行的，
通讯等领域则应用了从音频到微波的广阔的交流电频
段。为了保持单位的一致性，交流阻抗的单位亦应溯源
到量子化霍尔电阻。此项研究在国际上开展了近10年，
但目前各国的研究者遇到了同一问题

上面是我对经典霍尔效应应用的一些引见！!

接下来说说自己的吧！：

    霍尔效应在有电流通过的导体两侧加上磁场如果我们使霍尔电压为零也就是说把产生电压的两侧用导线连起来，这样导线中就会有电流通过很明显如果电阻较小这样的话在附加导线中电流会很容易加速，如图2

加速后电子在竖直方向上的分速度会产生与原导线中电场力方向相反的洛伦兹力（分力），这样就阻止了原来导体中的电流》》。很你可能认为附导线中的电流会很大，其实不会，它中只是瞬间有一个电流通过然后产生一个在原电场反方向的电场马上源电流就会变得很小或是消失。应为附导线中的电流是基于洛伦兹力产生的而洛伦兹力又是原电流产生的这样附导线中的电流完全是基于原导体中电流的！即生即灭马上他也就消失了》》》。。这样不是就可以在不损坏导体的情况下阻断电流且可以随用随开我相信如果这个效应是存在的那这个效应一定会大有用处！！！

它可以造成分流器（在不断开原电流的基础上利用霍尔效应将电流分开导体流入电流=附导线中电流+流出电流！）断路检测仪！！