Si el carbono no se considera un semiconductor, ¿por qué hay muchas resistencias hechas de carbono y por qué el grafito en un lápiz se comporta modestamente bien?

El grafito es un semi-metal. Tiene una brecha de banda cero. Tiene muy pocos electrones libres y su masa efectiva es alta. Eso lo convierte en un pobre conductor pero sigue siendo un conductor.

Los semiconductores tienen brechas de banda pequeñas. A temperatura ambiente, la energía térmica eleva algunos electrones desde la valencia hasta la banda de conducción. Las impurezas y defectos en la estructura cristalina pueden agregar electrones a la banda de conducción y / o agujeros a la banda de valencia. El dopaje puede proporcionar un control intencional y fino de la conductividad.

Los aisladores tienen espacios de banda mucho más anchos. Los estados de dopaje y defectos no permiten un control similar de la conductividad. Pero un defecto conocido como el Centro de Vacante de Nitrógeno en el diamante está siendo estudiado para nosotros en la computación cuántica: – Van de Walle Computational Materials Group

El grafito es un pobre conductor . Eso no es lo mismo que un semiconductor . “Semiconductor” se refiere a una disposición particular de los niveles de energía electrónica dentro de la estructura cristalina del material. De hecho, desde un punto de vista físico, “semiconductor” en realidad está mucho más cerca de “aislante” que de “conductor”.

Los semiconductores obtuvieron su nombre cuando se descubrió que su conductividad es extremadamente sensible a la presencia de impurezas, mucho más que aislantes o buenos conductores. Los semiconductores puros son esencialmente aislantes a temperaturas normales.

Como el carbono no es un metal, debe ser un mal conductor. Pero hay varios alótropos de carbono. Diamante, grafito fullereno. En el diamante, los 4 electrones libres forman enlaces covalentes y, por lo tanto, no hay electrones libres para conducir la electricidad. tiene una estructura 3D especial. el grafito también tiene una estructura específica n solo tres electrones forman pares o enlaces covalentes. Entonces queda un electrón que conduce la electricidad.

El grafito contiene electrones deslocalizados que vuelan entre las láminas de grafeno (el componente básico del grafito). Son estos electrones deslocalizados los que permiten que el grafito conduzca la electricidad, ya que todo lo que necesita son algunas cargas negativas adicionales para obtener algo de corriente (y la fuente de alimentación lol).