霍尔元件不等位电动势

定义

不等位电势 $U_0$ 是指霍尔元件通以额定控制电流、且外加磁感应强度为零（$B=0$）时，在空载条件下于两霍尔电极之间测得的电势。它属于霍尔元件的零位误差，即在通以额定控制电流、不加磁场（$B=0$）时输出端仍存在的非零电势；若控制电流为零，该不等位项 $U_0=I_N{r}_0$ 也为零，无激励下的热电等残余输出属于其他零位来源，不属此不等位项。

成因

霍尔元件在控制电流 $I_N$ 流过时，其内部沿垂直于电流方向分布着一系列等位面。理想情况下，两个霍尔电极应安装在同一个等位面上，此时 $B=0$ 时两电极间电位差为零。若制造中两霍尔电极的安装位置偏离同一等位面，则即使没有磁场，两电极之间也存在电位差，这就是不等位电势。

不等位电阻

该电势由四臂电桥失衡（电极安装不对称）导致，可等效为控制电流 $I_N$ 流过不等位电阻 $r_0$ 产生的偏置电压，即 $U_0=I_N{r}_0$。$r_0$ 是偏置电压相对激励电流的等效比值，并非两输出端之间的实际电阻；在额定控制电流下，$U_0$ 由该等效电阻上的电位差产生。因此不等位电势难以通过简单方法消除，需从电阻平衡的角度进行补偿。

四臂桥等效与初始失衡

霍尔元件可等效为一个四臂电阻电桥：控制电流输入端为 1 和 1'，霍尔输出端为 2 和 2'，四个桥臂电阻分别为 $R_1$、$R_2$、$R_3$、$R_4$。当电桥完全平衡时，输出端 2 和 2' 之间无电位差；不等位电势即相当于该电桥的初始不平衡输出电压。

技术关系与适用范围

不等位电势与霍尔电势具有相同数量级，甚至可能超过霍尔电势，因此是霍尔传感器的主要零位误差之一。上述定义与等效适用于不加磁场、通以额定控制电流的空载测量条件；不等位电阻 $r_0$ 是描述该误差的等效电阻参数，其数值由电极安装位置与元件几何、材料决定。