Udowodnił on, że jeśli wprowadzimy element przewodzący prąd do pola elektromagnetycznego, wówczas pojawi się siła elektromotoryczna, która jest proporcjonalna do przyłożonego pola magnetycznego i do prądu przepływającego przez przewodnik. Zjawisko to określa się jako efekt Halla. Dlatego czujnik hallotronowy wysyła sygnał, gdy wykryje pole magnetyczne, a następnie napięcie Halla jest w czujniku wzmacniane.
Jeśli prąd przecina pręt wykonany z materiału przewodzącego lub półprzewodnika i jeśli pole magnetyczne przyłożone jest prostopadle do kierunku przepływu prądu, to napięcie jest proporcjonalne do pola magnetycznego i przepływającego prądu, a następnie pojawia się na bocznych ścianach pręta.
Elektrony są odchylane przez pole magnetyczne, tworząc różnicę potencjałów zwaną napięciem Halla. Pole magnetyczne zniekształca trajektorię elektronów, ponieważ jest generowana tzw. siła Lorenza. Ponieważ stała Halla jest odwrotnie proporcjonalna do gęstości nośników, napięcie Halla jest znacznie większe w półprzewodnikach niż w metalach.
Czujniki hallotronowe mogą pełnić rolę czujników położenia, prędkości kątowej, pozwalają również poznać kierunek obrotów. W enkoderze wykorzystuje się wielobiegunowy dysk magnetyczny o niskiej bezwładności i dwie sondy z efektem Halla do generowania dwóch sygnałów wyjściowych przesuniętych w fazie o 90 stopni. Podczas obrotu zgodnego z ruchem wskazówek zegara sygnał z kanału A poprzedza sygnał z kanału B. Rozdzielczość zależy od liczby biegunów obracającej się tarczy.
Czujniki Halla ze względu na swoje właściwości są instalowane w wielu urządzeniach pomiarowych, takich jak amperomierze, watomierze, analizatory sieci oraz przetworniki prądowo-napięciowe oscyloskopów. Znajdują również szerokie zastosowanie jako elementy pomiarowe w pętlach regulacyjnych konwertorów elektronicznych, takich jak falowniki, napędy o zmiennej prędkości i cyklokonwertery. Dodatkowym atutem czujników hallotronowych jest fakt, że mogą pracować w wilgotnym i zapylonym środowisku.
Czujniki Halla pozwalają określić sterowanie silnikiem, zrządzanie systemem bateryjnym, a nawet wskazać kierunek obrotu elementu. Dlatego stosuje się je w różnych sektorach przemysłu: motoryzacji, lotnictwie i mechanice precyzyjnej.
