Entonces, cuando se trata de las propiedades eléctricas de los materiales, tenemos algo llamado conductor, aislante y semiconductor en algún lugar entre los dos. Puedes pensar en el semiconductor como el área ‘gris’. No es el mejor conductor ni tampoco es el mejor aislante. Ahora, la definición de lo que es un semiconductor, nunca se formuló estrictamente. Es una cuestión de convención. Sin embargo, para responder a su pregunta, propondría una definición bien conocida para semiconductor, que es un material con un intervalo de banda no mayor a ~ 3–4eV.
La imagen de arriba muestra cómo se produce la conducción en los materiales. En el conductor, el intervalo de banda es esencialmente cero, las bandas de valencia y conductancia se superponen, lo que permite que los electrones fluyan libremente; Por lo tanto, eléctricamente conductor. En el aislante, la brecha entre las dos bandas es enorme, hasta el punto de que los electrones no tendrán suficiente energía para “saltar” de la valencia a la banda de conductancia; Por lo tanto, eléctricamente aislante. Ahora, el semiconductor está en algún punto intermedio. En el semiconductor, la brecha de la banda existe, pero no lo suficientemente grande como para que ningún electrón pueda “saltar” a la banda de conductancia, pero tampoco lo suficientemente pequeño como para que las dos bandas se superpongan y los electrones fluyan libremente. Tenga en cuenta que estas estructuras de banda se pueden afinar de muchas maneras. Especialmente en estos días, las estructuras cristalinas de los sólidos pueden ajustarse para producir una estructura de banda particular para producir una cierta propiedad. También tenga en cuenta que la brecha de banda es también una función de la temperatura. Como puede ver, el intervalo de banda es una forma de ‘energía de activación’ para que el electrón la conduzca, y como la temperatura suministra energía térmica, también disminuirá el intervalo de banda. Pero en algún momento, también deberá tener en cuenta las vibraciones de la red (fonones) debido a la energía térmica, ya que también afecta la conductividad de un material. Si tiene curiosidad sobre el origen de todas estas cosas, hay derivaciones y explicaciones más detalladas que puede encontrar en libros de física de sólidos o quizás en algunos sitios web. Puede buscar temas como la distribución de Fermi-Dirac, la teoría de la densidad de estados, etc. Ahora que le he dado suficiente información sobre las propiedades eléctricas de los materiales, puede indicar en qué categoría se encuentra el carbono. Más que eso, puedes clasificar prácticamente cualquier material en cualquiera de estas categorías, dada su información de intervalo de banda.
Sugerencia: el carbono en su forma alotópica de diamante tiene un espacio de banda de ~ 5.5eV @ 302K.