當(dāng)定義一種稱(chēng)為“半導(dǎo)體”的物體時(shí)，通常按字面意思對(duì)其進(jìn)行解釋?！鞍雽?dǎo)體”一詞由前綴“semi-”（意為“半”）和單詞“conductor”（“導(dǎo)體”）組合而成，其介于導(dǎo)體和絕緣體之間。那么，“半”電流到底是什么意思？如何才能更精確地定義半導(dǎo)體？

1.從電流的角度看半導(dǎo)體

區(qū)分導(dǎo)體和絕緣體的標(biāo)準(zhǔn)是是否“導(dǎo)電”。如果一種物體導(dǎo)電，則為導(dǎo)體；如果不導(dǎo)電，則為絕緣體。那么，作為介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物體，半導(dǎo)體到底應(yīng)傳導(dǎo)多少電流？10[A]還是10[mA]？10[nA]還是10[pA]？沒(méi)有人能給出確切答案。原因是“傳導(dǎo)一半電流”的含義只是字面意義，并無(wú)科學(xué)界定。

但是，諸如“導(dǎo)電（ON）”和“不導(dǎo)電（OFF）”這樣的二分規(guī)則在字面上和科學(xué)上都講得通，所以對(duì)導(dǎo)體和絕緣體的定義具有合理性。在這種定義下，半導(dǎo)體（意味著半“導(dǎo)電”）屬于“導(dǎo)電（ON）”類(lèi)別，所以半導(dǎo)體應(yīng)被視為“導(dǎo)體”。因此，就電流（導(dǎo)電性）而言，半導(dǎo)體必須包含在導(dǎo)體的范疇內(nèi)。那為何要將半導(dǎo)體和導(dǎo)體區(qū)分開(kāi)來(lái)呢？

2. “摻雜(Doping)”使絕緣材料變成導(dǎo)電材料

圖1. 半導(dǎo)體的導(dǎo)電與絕緣性質(zhì)與其電阻率的改變有關(guān)
（參考陳鍾文撰寫(xiě)的《Basic Insight NAND Flash Memory》一書(shū)）

原因是，當(dāng)區(qū)分導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體時(shí)，“材料屬性”的影響大于物體本身屬性或操作的影響。地球上的材料中，特別是屬于14族元素的純鍺和硅，都是絕緣材料；然而，當(dāng)13族或15族元素與14族元素進(jìn)行化學(xué)合成（摻雜）并與14族元素鍵合（共用原子和最外層電子）后，電導(dǎo)率（σ）有所增加。換句話(huà)說(shuō)，電阻率（ρ），也就是不導(dǎo)電的程度，相應(yīng)降低。這是一項(xiàng)突破性的技術(shù)創(chuàng)新，可以根據(jù)需要控制電流量，同時(shí)自由管理?yè)诫s濃度。由此可見(jiàn)，半導(dǎo)體的魅力在于其可以通過(guò)摻雜（擴(kuò)散或離子注入法）將純硅絕緣體轉(zhuǎn)化為導(dǎo)電材料。

同時(shí)，可以根據(jù)摻雜量來(lái)決定電導(dǎo)率或電阻率。被摻雜的材料（具有比絕緣材料低而比導(dǎo)電材料高的中等電阻率值）稱(chēng)為半導(dǎo)體。這種材料具有多種類(lèi)型，如基板（N型/P型基板）、“井”字形（N型/P型)、源型/漏極端子（N型/P型）、多柵端子和其他次要層。半導(dǎo)體有時(shí)用作導(dǎo)體或絕緣體。因此，將半導(dǎo)體定義為“半個(gè)導(dǎo)體”這種說(shuō)法不甚明確。但，三四年前，在3D-NAND中限制（存儲(chǔ)）電子時(shí)，有時(shí)使用一種具有半導(dǎo)體概念的CTF材料，但除了這些情況，半導(dǎo)體都被用作導(dǎo)體或絕緣體。

3.用于區(qū)分導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體的電阻率

圖2. 四個(gè)影響半導(dǎo)體的常數(shù)

半導(dǎo)體可以用許多變量和常數(shù)來(lái)表征和分類(lèi)，但在區(qū)分導(dǎo)電或絕緣的材料性質(zhì)時(shí)，用常數(shù)來(lái)表示比較方便。在表征半導(dǎo)體的各個(gè)常數(shù)中，電導(dǎo)率、介電常數(shù)或磁導(dǎo)率難以計(jì)算，因?yàn)檫@些電氣或磁性特性應(yīng)通過(guò)輸入變量（如電場(chǎng)強(qiáng)度或磁場(chǎng)強(qiáng)度）來(lái)推導(dǎo)出。

但是，當(dāng)使用表示電阻率的常數(shù)ρ，<R=ρ（長(zhǎng)度/面積）>時(shí)，半導(dǎo)體的三維體積（長(zhǎng)度和面積）和材料屬性可以由固定值（常數(shù)）推導(dǎo)出。此外，電阻率不容易受到除溫度外的其他數(shù)值的影響。半導(dǎo)體的電阻率范圍為10^-4至10^2 Ω?m，這便于表征材料屬性（隨著數(shù)據(jù)變化，該范圍略有不同）：但是，這些電阻率值也會(huì)隨著溫度的變化而變化。

4.什么是半導(dǎo)體？

圖3. TR的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電阻率@舊模型結(jié)構(gòu)

綜上所述，半導(dǎo)體是指通過(guò)將13族或15族的雜質(zhì)元素與絕緣材料純硅進(jìn)行化學(xué)鍵合（摻雜），將材料的電阻率常數(shù)降低到約10^-4至10^2 Ω?m而得到的一種物體。這種摻雜方法通過(guò)允許每種材料或每層具有各自獨(dú)特的電阻率常數(shù)來(lái)決定非存儲(chǔ)設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備的電阻率或電導(dǎo)率常數(shù)。根據(jù)這些常數(shù)的值提前計(jì)算電荷是否容易變動(dòng)，這也影響了捕獲或存儲(chǔ)電子的能力。存儲(chǔ)設(shè)備還受到介電常數(shù)（電荷比例積累）或磁導(dǎo)率常數(shù)（磁通量密度比例）的影響。

因此，DRAM的電容器和NAND的浮動(dòng)?xùn)拍懿东@到的漏極電流和電子的數(shù)量可通過(guò)調(diào)整上文提及的四個(gè)常數(shù)（電阻率、電導(dǎo)率、介電常數(shù)和磁導(dǎo)率）來(lái)確定。同時(shí)，應(yīng)盡量減小外部電流對(duì)被捕獲的或流動(dòng)的電子的影響（通過(guò)計(jì)算數(shù)值并相應(yīng)地改變結(jié)構(gòu)或材料，可以防止電子流動(dòng)和電子數(shù)量發(fā)生快速變化）。最終，通過(guò)調(diào)整摻雜量和改變層狀材料的結(jié)構(gòu)形式，調(diào)整上述四個(gè)常數(shù)至適當(dāng)值，從而使半導(dǎo)體組合器件能夠正常執(zhí)行ON/OFF功能。

絕緣體有多種材料，如氧化材料、氮化材料、硅基材料（砷化鎵半導(dǎo)體等）。其中具有代表性的是，通過(guò)在純硅絕緣體中摻雜具有所需導(dǎo)電性的材料制成的半導(dǎo)體。摻雜后，摻雜量不變，“電阻率”值也不變（兩者成反比）。簡(jiǎn)而言之，半導(dǎo)體可以解釋為通過(guò)在絕緣硅中摻雜13族或15族雜質(zhì)使電阻率值發(fā)生變化所形成的導(dǎo)體。沒(méi)有一種半導(dǎo)體是半個(gè)導(dǎo)體。盡管長(zhǎng)期以來(lái)將非黃金材料轉(zhuǎn)化為黃金的煉金術(shù)均以失敗告終，但隨著摻雜半導(dǎo)體的誕生，20世紀(jì)的轉(zhuǎn)型煉金術(shù)取得了成功。

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