【实验原理】
1.霍尔效应
霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用而引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场EH。如图2-65所示的半导体试样，若在X 方向通以电流IS，在Z 方向加磁场B，则在Y 方向即试样A-A'电极两侧就开始聚集异号电荷而产生相应的附加电场。电场的指向取决于试样的导电类型。对图2-65（a）所示的N 型试样，霍尔电场逆Y 方向，图2-65（b）所示的P 型试样则沿Y 方向。即有
EH（Y）＜0⇒（N 型）
EH（Y）＞0⇒（P型）
图2-65 霍尔效应实验原理示意图
显然，霍尔电场EH是阻止载流子继续向侧面偏移，当载流子所受的横向电场力eEH与洛仑兹力
相等，样品两侧电荷的积累就达到动态平衡，故有
即霍尔电压VH（A、A'电极之间的电压）与ISB 乘积成正比与试样厚度d 成反比。比例系数
称为霍尔系数，单位为m3/C，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。随着半导体物质不同、掺杂浓度不同及半导体所处温度不同，霍尔系数具有不同值。KH=
称为霍尔灵敏度，单位为mV/（mA·T）。如果知道霍尔片的霍尔系数RH及霍尔片厚度d，测量出IS和VH，就可算出磁场B 的大小，这就是用霍尔效应测磁场原理。
2.霍尔系数RH与其他参数间的关系
根据RH可进一步确定以下参数：
（1）由RH的符号（或霍尔电压的正负）判断样品的导电类型。判别的方法是按图2-65所示的IS和B 的方向，若测得的VH=VA'A＜0，即点A 点电位高于点A'的电位，则RH为负，样品属N 型；反之则为P型。
（2）由RH求载流子浓度n。即
。应该指出，这个关系式是假定所有载流子都具有相同的漂移速度得到的，严格一点，如果考虑载流子的速度统计分布，需引入
的修正因子（可参阅黄昆、谢希德的著作《半导体物理学》）。
（3）结合电导率的测量，求载流子的迁移率μ。电导率σ 与载流子浓度n 以及迁移率μ之间有如下关系：
即μ=|RH|σ，测出σ 值即可求μ。迁移率μ 单位为m2/（V·s）或m2/（Ω·C）
3.霍尔效应与材料性能的关系
根据上述可知，要得到大的霍尔电压，关键是要选择霍尔系数大（即迁移率高、电阻率ρ 也较高）的材料。因|RH|=μρ，就金属导体而言，μ 和ρ 均很低，而不良导体ρ 虽高，但μ 极小，因而上述两种材料的霍尔系数都很小，不能用来制造霍尔器件。半导体μ 高，ρ 适中，是制造霍尔元件较理想的材料，由于电子的迁移率比空穴迁移率大，所于霍尔元件多采用N 型材料，其次霍尔电压的大小与材料的厚度成反比，因此薄膜型的霍尔元件的输出电压较片状要高得多。就霍尔器件而言，其厚度是一定的，所以实用上采用
来表示器件的灵敏度，单位为mV/（mA·T）。
4.实验方法
（1）霍尔电压VH的测量方法。值得注意的是，在产生霍尔效应的同时，因伴随着各种副效应，以致实验测得的A、A'两极间的电压并不等于真实的霍尔电压VH值，而是包含着各种副效应所引起的附加电压，因此必须设法消除。根据副效应产生的机理（参阅附录）可知，采用电流和磁场换向的对称测量法，基本上能把副效应的影响从测量结果中消除。即在规定了电流和磁场正、反方向后，分别测量由下列四组不同方向的IS和B 组合的VA'A（A'、A 两点的电位差）即
然后求V1、V2、V3和V4的代数平均值。
通过上述的测量方法，虽然还不能消除所有的副效应，但其引入的误差不大，可以忽略不计。
（2）电导率σ 的测量。电导率σ 可以通过如图2-65所示的A、C（或A'、C'）电极进行测量，设A、C 间的距离为l，样品的横截面积为S=bd，流经样品的电流为IS，在零磁场下，若测得A、C 间的电位差为Vσ（即VAC），可由式（2-68）求得
电导率σ 单位为A/（V·m）或Ω-1m-1。