（1855～1938）霍爾效應是霍爾(Hall)24歲時在德國霍普金斯學院研究生期間，研究關于載流導體在磁場中的受力性質時發覺的一種現象。在長圓形導體板材上通以電壓，沿電壓的垂直方向施加磁場，都會在與電壓和磁場二者垂直的方向上形成電勢差，這些現象稱為霍爾效應，所形成的電勢差稱為霍爾電流。背景介紹霍爾效應量子霍爾效應長時期以來，霍爾效應是在溫度和中等硬度磁場條件下進行實驗的。在霍爾效應發覺100年后，1980年,英國化學學家克利青()在研究級高溫和強磁場中的半導體時，發覺在高溫條件下半導體硅的霍爾效應不是常規的那個直線反常霍爾效應，而是隨著磁場硬度呈跳躍性的變化，這些跳躍的階梯大小由被整數除的基本數學常數所決定。這是當代匯聚態化學學令人驚愕的進展之一，這在后來被稱為整數量子霍爾效應。因為這個發覺，克利青在1985年獲得了諾貝爾化學分數量子霍爾效應背景介紹構造出了分數量子霍爾系統的解析波函數，給分數量子霍爾效應做出了理論解釋1998年的諾貝爾化學學獎在量子霍爾效應家族里，至此尚未被發覺的效應是“量子反常霍爾效應”——不須要外加磁場的量子霍爾效應。
用高含量半導體材料，在超高溫環境：僅比絕對零度高非常之一攝氏度（約－273），強悍磁場：當于月球磁場硬度100萬倍研究量子霍爾效應時發覺了分數量子霍爾效應，這個發覺使人們對量子現象的認識更進一步。現在由復旦學院薛其坤教授領銜，復旦學院、中科院化學所和哈佛學院研究人員聯合組成的團隊耗時4年在量子反常霍爾效應研究中取得重大突破，在德國化學學家霍爾1880年發覺反常霍爾效應133年后，她們從實驗中首次觀測到量子反常霍爾效應，這是中國科學家從實驗中獨立觀測到的一個重要化學現象，也是數學學領域基礎研究的一項重要科學發覺。這一發覺是相關領域的重大突破，也是世界基礎研究領域的一項重要科學發覺。這一發覺或將對信息技術進步形成重大影響。背景介紹反常量子霍爾效應霍爾效應應被發覺100多年以來,它的應用發展經歷了三個階段：第一階段：從霍爾效應的發覺到20世紀40年代前期。最初因為金屬材料中的電子含量很大而霍爾效應非常微弱所以沒有引發人們的注重。這段時期也有人借助霍爾效應霍爾效制成磁場傳感，但實用價值不大,到了1910年有人用金屬鉍制成霍爾器件，作為磁場傳感。并且，因為當時未找到更合適的材料，研究處于停頓狀態。
第二階段：從20世紀40年代中期半導體技術出現以后，隨著半導體材料、制造工藝和技術的應用，出現了各類半導體霍爾器件，非常是鍺的采用加快了霍爾器件的發展，陸續出現了采用分立霍爾器件制造的各類磁場傳感。第三階段；自20世紀60年代開始，,隨著集成電路技術的發展，出現了將霍爾半導體器件和相關的訊號調節電路集成在一起的霍爾傳感。步入20世紀80年代，隨著大規模超大規模集成電路和微機械加工技術的進展，霍爾器件從平面向三維方向發展，出現了三端口或四端口固態霍爾傳感，實現了產品的系列化、加工的批量化、體積的微型化。霍爾集成電路出現之后，很快便得到了廣泛應用。背景介紹霍爾效應---應用發展1、測量自旋含量按照霍爾電流形成的公式，以及在外加磁場中檢測的霍爾電流可以判定傳導自旋的極性與含量，這些方法被廣泛的利用于半導體中參雜載體的性質與含量的檢測上。2、霍爾效應還能否檢測磁場在工業、國防和科學研究中，比如在粒子回旋器、受控熱核反應、同位素分離、地球資源偵測、地震預報和磁性材料研究等方面，常常要對磁場進行檢測，檢測磁場的方式主要有核磁共振法、霍爾效應法和感應法等。具體采用哪些方式，要由被測磁場的類型和強弱來確定。
霍爾效應法具有結構簡單、探頭容積小、測量快和直接連續讀數等優點，非常適宜于檢測只有幾個毫米的磁體間的磁場，缺點是檢測結果受濕度的影響較大。霍爾效應的應用3、電磁無損探傷霍爾效應無損探傷方式安全、可靠、實用，并能實現無速率影響測量，為此，被應用在設備故障診斷、材料缺陷測量之中。其探傷原理是構建在鐵磁性材料的高磁導率特點之上。采用霍爾器件檢查該泄露磁場B的訊號變化，可以有效地檢查出缺陷存在。鋼絲繩作為起重、運輸、提升及承載設備中的重要預制構件，被應用于煤礦、運輸、建筑、旅游等行業，但因為使用環境惡劣，在它表面會形成斷絲、磨損等各類缺陷，所以，及時對鋼絲繩探傷檢查變得尤為重要。目前，國外外公認的最可靠、最實用的方式就是漏磁測量方式，依據這一測量方式設計的斷絲探傷檢查裝臵，如EMTC系列鋼絲繩無損檢查儀，其金屬截面積檢測精度為0.2％，一個捻距內斷絲有一根錯判時確切率90％，性能良好，在生產中有著廣泛的用途。4、現代車輛工業上應用車輛上廣泛應用的霍爾元件就包括：訊號傳感、ABS系統中的速率傳感、汽車速率表和里程表、液體化學量測量器、各種用電負載的電壓測量及工作狀態確診、發動機怠速及連桿角度傳感、各種開關等。
比如用在車輛開關電路上的功率霍爾電路，具有抑制電磁干擾的作用。由于車輛的手動化程度越高，微電子電路越多，就越怕電磁干擾。而車輛上有許多家具和家電件在開關時會形成浪涌電壓，使機械式開關觸點形成電弧，形成較大的電磁干擾訊號。采用功率霍爾開關電路就可以減少這種現象。中國科學家發覺的量子反常霍爾效應也具有極高的應用前景。量子霍爾效應的形成須要用到特別強的磁場。而反常霍爾效應與普通的霍爾效應在本質上完全不同，反常霍爾濁度是因為材料本身的自發磁化而形成的。實現了零磁場中的量子霍爾效應，就有可能借助其無耗散的邊沿態發展新一代的低煤耗晶體管和電子學元件，進而解決筆記本發熱問題和摩爾定理的困局問題。這種效應可能在未來電子元件中發揮特殊作用：無需高強磁場，就可以制備低煤耗的高速電子元件，比如極低煤耗的芯片，因而可能促使高容錯的全拓撲量子計算機的誕生——這意味著個人筆記本未來可能得以更新換代。10實驗目的：1、驗證霍爾傳感輸出電勢差與螺線管內的磁感應硬度成反比。2、測量集成線性霍爾傳感的靈敏度。3、測量螺線管內磁感應硬度與位臵之間的關系，求得螺線管均勻磁場范圍及邊沿的磁感應硬度。4、學習補償原理在磁場檢測中的應用。
11實驗原理現象——霍爾效應在長圓形導體板材上通以電壓，沿電壓的垂直方向施加磁場，都會在與電壓和磁場二者垂直的方向上形成電勢差，這些現象稱為霍爾效應，所形成的電勢差稱為霍爾電流。12若用一塊如圖所示的N型半導體試樣（導電的自旋是電子）設試樣的寬度為方向通過電流向左運動。若電子的電荷量軸負方向運動時將遭到洛倫茲力的作用，洛倫茲力用理論剖析13因為洛倫茲力的作用，致使電子將沿的方向向上側偏軸的負方向），這樣就導致了側電子的積累，側正電荷的積累，進而使兩邊出現電勢差，且點低于點，所以在試樣中產生了縱向電場這一電場就稱為霍爾電場。該電場又對電子具有反方向的靜電力。（3）（此力方向向下）電子遭到電場力和磁場力的作用，一方面使電子向上偏斜，另一方面電子又遭到向下的制約電子向上偏斜的力。因為這兩個力的作用所以電子在半導體試樣側面的積累不會無限止地進行下去：在開始階段，電場力比磁場力小，電荷繼續向側面積累，隨著積累電荷的降低，電場力不斷增加，直至電子所受的電場力和磁場力相等，即兩面產生恒定的電勢差叫霍爾電勢差。ned為自旋含量，為自旋所帶的電量。是一常量，僅與導體材料有關，它是反映材料霍爾效應強弱的重要參數（10）可見，只要測出霍爾電勢差和工作電壓，就可以求出磁感應硬度當給定，改變時可得到呈線性關系，直線斜率就是。
由公式（9）可求得導電類型如圖：因為運動電荷遭到洛倫茲力的作用反常霍爾效應，使其S側積累負電荷，P側積累正電荷，因而電勢差是P點低于S點，17p型半導體導電自旋為空穴，空穴相當于帶正電的粒子，帶正電粒子其運動方向和電壓運動方向相同，如圖所示：帶正電的粒子在洛倫茲力作用下，其正電荷向上偏斜，兩側積累了負電荷，產生下高上低的電勢差。這時，，所以是p型半導體。18求氮化物含量（11）這個關系式是假設所有的自旋都具有相同的飄移速率得到的，并且嚴格說來，考慮自旋的速率統計分布，霍爾系數表達式中應該除以一個修正因子3/8由以上討論可知，霍爾電流與氮化物含量成正比，即導電材料的載流子含量越大，霍爾系數就越小，霍爾電勢差就越小，通常金屬中的載流子是自由電子，其含量很大(大概)，所以金屬材料的霍爾系數很小，霍爾效應不明顯。半導體材料的氮化物含量要比金屬小得多，才能形成較大的霍爾電勢差，所以霍爾片要用半導體材料弄成，而不用金屬材料做霍爾片。另外氮化物含量的大小受濕度的影響較大，所以要注意清除氣溫的影響。還有，霍爾電流與通過霍爾片的工作電壓和電荷所受的磁場的乘積成反比，與霍爾片長度成正比，霍爾片長度越小，霍爾電動勢就越大，所以制做霍爾片時常常采用減少的辦法來降低霍爾電動勢，因而提升靈敏度。
室溫低濕度高濕度低濕度高方向與I和Ｂ方向有關。因為材料中自旋的速度不同，在磁場的作用下，自旋的偏轉直徑不同，因而在y軸方向形成氣溫梯度，由此溫度梯度產生的溫差電動20能斯特效應沿x方向通以電壓，兩端電極與樣品的接觸內阻不同而形成不同的焦耳熱，致使x方向形成氣溫梯度，這一氣溫梯度造成一附加的橫向熱擴散電壓，在磁場的作用下，因而在y軸方向形成縱向電位差，為能斯特電流。方向只與Ｂ方向有關。霍爾效應中的負效應21橫向熱擴散電壓，在磁場的作用下，因而在y軸方向形成縱向溫差，這一縱向溫差又造成縱向電位差，為里吉-勒迪克電流。RL的方向只與Ｂ的方向有關。霍爾效應中的負效應22不等位效應制備霍爾樣品時,y方向的檢測電極很難做到處于理想的等位面上，雖然在未加磁場時，在Ａ、Ｂ兩電極間也存在一個因為不等位電勢造成的歐姆壓降Ｕ的方向有關。霍爾效應中的負效應23霍爾效應中負效應的清除方向與I和Ｂ方向有關。能斯特效應RL的方向只與Ｂ的方向有關不等位效應