ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ (ಅರೆವಾಹಕ) ವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು ಸಾಧನಗಳು: ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ (SiC) ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ, ಎಲ್‌ಟಿಎಸ್‌ಸಿಟಿ (LTSCT) ಸಾಧನೆ ಮತ್ತು ಪರೀಕ್ಷಾ ಕೇಂದ್ರಿತ ಸಮಗ್ರ ನೋಟ

ನವದೆಹಲಿ: ಆಧುನಿಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್, ಕೃತಕ ಬುದ್ಧಿಮತ್ತೆ (AI) ಮತ್ತು ಹಸಿರು ಇಂಧನ ಪರಿವರ್ತನೆಗೆ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳು (Semiconductors – ಅರೆವಾಹಕಗಳು) ಮೂಲಾಧಾರವಾಗಿವೆ. ಈ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಭಾರತದ ಸ್ವಾವಲಂಬನೆ ಮತ್ತು ಪೂರೈಕೆ ಸರಪಳಿಯ ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕತ್ವವನ್ನು (Supply Chain Resilience) ಬಲಪಡಿಸುವ ಮಹತ್ವದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯೊಂದರಲ್ಲಿ, ಲಾರ್ಸೆನ್ ಅಂಡ್ ಟೂಬ್ರೊ (L&T) ಸಂಸ್ಥೆಯ ಸಂಪೂರ್ಣ ಸ್ವಾಮ್ಯದ ಅಂಗಸಂಸ್ಥೆಯಾದ ‘ಎಲ್‌ಟಿಎಸ್‌ಸಿಟಿ’ (LTSCT – L&T Semiconductor Technologies) ತನ್ನ ಮೊಟ್ಟಮೊದಲ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ (SiC) ಆಧಾರಿತ ಉತ್ಪನ್ನ ಪ್ಲಾಟ್‌ಫಾರ್ಮ್ ಅನ್ನು ಅನಾವರಣಗೊಳಿಸಿದೆ.

೨೦೨೬ ರ ಸೆಪ್ಟೆಂಬರ್ ೧೮ ರಂದು ನವದೆಹಲಿಯಲ್ಲಿ ನಡೆದ ‘ಸೆಮಿಕಾನ್ ಇಂಡಿಯಾ ೨೦೨೬’ (SEMICON India 2026) ಕಾರ್ಯಕ್ರಮದಲ್ಲಿ ಈ ಅನಾವರಣ ನಡೆದಿದೆ. ಈ ಪ್ಲಾಟ್‌ಫಾರ್ಮ್ ಪ್ರಮುಖವಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿವರ್ತನೆ (Power Conversion) ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗಾಗಿ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾದ ೧೨೦೦V SiC MOSFET ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. ಇದು ಇಂಧನ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಮತ್ತು ಹಸಿರು ಇಂಧನ ವಲಯದಲ್ಲಿ ಭಾರತದ ಉತ್ಪಾದನಾ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಜಾಗತಿಕ ಮಟ್ಟಕ್ಕೇರಿಸುವಲ್ಲಿ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಪಾತ್ರ ವಹಿಸಲಿದೆ.

೧. ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳ ಮೂಲ ತತ್ವಗಳು ಮತ್ತು ವರ್ಗೀಕರಣ:

• ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ: ಇವು ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕಗಳು (Conductors – ಉದಾ: ತಾಮ್ರ) ಮತ್ತು ನಿರೋಧಕಗಳ (Insulators – ಉದಾ: ರಬ್ಬರ್) ನಡುವಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆ ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುಗಳು. ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ ಇವುಗಳ ವಾಹಕತೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.

• ಬ್ಯಾಂಡ್ ಗ್ಯಾಪ್ (Band Gap): ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳ ವ್ಯಾಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಮತ್ತು ಕಂಡಕ್ಷನ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ನಡುವಿನ ಇಂಧನ ವ್ಯತ್ಯಾಸ. ಈ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಗ್ಯಾಪ್ ಅನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಸಾಧನದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು.

• ಡೋಪಿಂಗ್ (Doping): ಶುದ್ಧ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳಿಗೆ (Intrinsic) ಅಲ್ಪ ಪ್ರಮಾಣದ ಕಲ್ಮಶಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸಿ ಅವುಗಳ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ.

• ಎಕ್ಸ್‌ಟ್ರಿನ್ಸಿಕ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳು (Doped):

  • N-ಟೈಪ್ (Negative): ರಂಜಕ ಅಥವಾ ಆರ್ಸೆನಿಕ್‌ನಂತಹ ಪೆಂಟಾವೆಲೆಂಟ್ ಕಲ್ಮಶಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು (majority carriers) ಸೃಷ್ಟಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

  • P-ಟೈಪ್ (Positive): ಬೋರಾನ್ ಅಥವಾ ಗ್ಯಾಲಿಯಂನಂತಹ ಟ್ರೈವೆಲೆಂಟ್ ಕಲ್ಮಶಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಕೊರತೆ ಅಥವಾ ‘ಹೋಲ್ಸ್’ (holes – majority carriers) ಸೃಷ್ಟಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

• P-N ಜಂಕ್ಷನ್: P-ಟೈಪ್ ಮತ್ತು N-ಟೈಪ್ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಜೋಡಿಸಿದಾಗ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುವ ಸಾಧನ. ಇದು ಡಯೋಡ್‌ನ ಮೂಲ ತತ್ವವಾಗಿದೆ.

೨. ಪ್ರಮುಖ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳು:

ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಮೂಲಭೂತ ಮತ್ತು ಸಂಯುಕ್ತ ವಸ್ತುಗಳಾಗಿ ವರ್ಗೀಕರಿಸಬಹುದು:

• ಎಲಿಮೆಂಟಲ್ (ಮೂಲಭೂತ) ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳು:

  • ಸಿಲಿಕಾನ್ (Si): ಭೂಮಿಯಲ್ಲಿ ಹೇರಳವಾಗಿ ಲಭ್ಯವಿರುವ, ಸ್ಥಿರವಾದ ಮತ್ತು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ (SiO2 – MOSFET ತಯಾರಿಕೆಗೆ ಅಗತ್ಯ) ಅನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ರೂಪಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವಿರುವುದರಿಂದ ಇದು ವಿಶ್ವದ ಅತ್ಯಂತ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸುವ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ವಸ್ತು. ಇದು ಮೈಕ್ರೋಪ್ರೊಸೆಸರ್‌ಗಳು, ಮೆಮೊರಿ ಚಿಪ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಸೌರ ಕೋಶಗಳ ಆಧಾರವಾಗಿದೆ.

  • ಜರ್ಮೇನಿಯಂ (Ge): ಆರಂಭಿಕ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿತ್ತು. ಈಗ ಇದನ್ನು ಸಿಲಿಕಾನ್‌ನಷ್ಟು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸದಿದ್ದರೂ, ಹೈ-ಫ್ರಿಕ್ವೆನ್ಸಿ ಮತ್ತು ಇನ್ಫ್ರಾರೆಡ್ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

• ಕಾಂಪೌಂಡ್ (ಸಂಯುಕ್ತ) ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳು:

  • ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ಆರ್ಸೆನೈಡ್ (GaAs): ಅತಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೊಬಿಲಿಟಿ ಹೊಂದಿದ್ದು, ಹೈ-ಫ್ರಿಕ್ವೆನ್ಸಿ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳು, ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು, LED ಗಳು ಮತ್ತು ಲೇಸರ್ ಡಯೋಡ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

  • ಇಂಡಿಯಂ ಫಾಸ್ಫೈಡ್ (InP): ಹೈ-ಫ್ರಿಕ್ವೆನ್ಸಿ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ ಸಂವಹನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

• ವೈಡ್-ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ (WBG) ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳು: (ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್, ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ದಕ್ಷತೆಗೆ ಸೂಕ್ತ)

  • ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ (SiC): ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮತ್ತು ಇಂಗಾಲದ ಸಂಯುಕ್ತ. ಇದು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಸಿಲಿಕಾನ್‌ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್, ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಫ್ರಿಕ್ವೆನ್ಸಿಯಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಪವರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಕ್ರಾಂತಿಕಾರಿ ಬದಲಾವಣೆ ತಂದಿದೆ.

  • ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ನೈಟ್ರೈಡ್ (GaN): RF ಸಾಧನಗಳು, LED ಗಳು ಮತ್ತು ಪವರ್ ಕನ್ವರ್ಟರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

೩. ಪ್ರಮುಖ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಸಾಧನಗಳು (Devices):

• ಡಯೋಡ್ (Diode): ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಕೇವಲ ಒಂದು ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಹರಿಯಲು ಬಿಡುವ ದ್ವಿ-ಟರ್ಮಿನಲ್ ಸಾಧನ.

  • ರೆಕ್ಟಿಫೈಯರ್ ಡಯೋಡ್: AC ವಿದ್ಯುತ್ ಅನ್ನು DC ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ.

  • LED (Light Emitting Diode): ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಹಿಸಿದಾಗ ಬೆಳಕನ್ನು ಸೂಸುತ್ತದೆ.

  • ಫೋಟೋಡಯೋಡ್: ಬೆಳಕನ್ನು ಗ್ರಹಿಸಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ.

• ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ (Transistor): ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಕೇತಗಳನ್ನು ಸ್ವಿಚ್ ಮಾಡಲು ಅಥವಾ ವರ್ಧಿಸಲು (amplify) ಬಳಸುವ ತ್ರಿ-ಟರ್ಮಿನಲ್ ಸಾಧನ.

  • BJT (Bipolar Junction Transistor): ಪ್ರವಾಹ-ನಿಯಂತ್ರಿತ ಸಾಧನ (historically important).

  • FET (Field-Effect Transistor): ವೋಲ್ಟೇಜ್-ನಿಯಂತ್ರಿತ ಸಾಧನ (ಆಧುನಿಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್‌ನ ಆಧಾರ).

  • MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET): ಆಧುನಿಕ ಡಿಜಿಟಲ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳು, ಮೈಕ್ರೋಪ್ರೊಸೆಸರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಪವರ್ ಮ್ಯಾನೇಜ್‌ಮೆಂಟ್ ಸಿಸ್ಟಮ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸುವ ಅತ್ಯಂತ ಸಾಮಾನ್ಯ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್.

• ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳು (IC): ಒಂದೇ ಚಿಪ್‌ನಲ್ಲಿ ಲಕ್ಷಾಂತರ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳು, ಡಯೋಡ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಇತರ ಘಟಕಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸಿ ತಯಾರಿಸಿದ ಸಾಧನ. (ಉದಾ: ಮೈಕ್ರೋಪ್ರೊಸೆಸರ್‌ಗಳು, ಮೆಮೊರಿ ಚಿಪ್‌ಗಳು, SoC).

೪. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ (SiC) ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಮಹತ್ವ ಮತ್ತು ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳು:

SiC ಸಾಧನಗಳು ಪವರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಹಬಲ್ ದೂರದರ್ಶಕದಿಂದ ಜೇಮ್ಸ್ ವೆಬ್ ದೂರದರ್ಶಕಕ್ಕೆ ಜಿಗಿದಂತೆಯೇ ದೊಡ್ಡ ಬದಲಾವಣೆ ತಂದಿವೆ.

• ವಿಶೇಷತೆ: ವೈಡ್-ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ ಇರುವುದರಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ತಡೆದುಕೊಳ್ಳಬಲ್ಲದು, ಅತಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ದಕ್ಷತೆಯಿಂದ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಬಲ್ಲದು ಮತ್ತು ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ನಷ್ಟವನ್ನು (switching losses) ಗಣನೀಯವಾಗಿ ತಗ್ಗಿಸುತ್ತದೆ.

• ಪ್ರಮುಖ ಸಾಧನ: SiC MOSFET.

• ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳು:

  • ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಾಹನಗಳು (EV): ಟ್ರಾಕ್ಷನ್ ಇನ್ವರ್ಟರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ವೇಗದ ಚಾರ್ಜರ್‌ಗಳು.

  • ಹಸಿರು ಇಂಧನ: ಸೌರ ಮತ್ತು ಮಾರುತ ಇಂಧನ ಇನ್ವರ್ಟರ್‌ಗಳು, ಮೈಕ್ರೋಗ್ರಿಡ್‌ಗಳು.

  • ಕೈಗಾರಿಕೆ: ಇಂಡಸ್ಟ್ರಿಯಲ್ ಪವರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್, ಸಾಲಿಡ್-ಸ್ಟೇಟ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್‌ಗಳು.

• ಪಾಲಿಸಿ ಮಹತ್ವ: ಎಲ್‌ಟಿಎಸ್‌ಸಿಟಿಯ SiC ಸಾಧನವು ಭಾರತದ ರಕ್ಷಣಾ, ಆಟೋಮೋಟಿವ್ ಮತ್ತು ಇಂಧನ ವಲಯಗಳಲ್ಲಿ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಪೂರೈಕೆ ಸರಪಳಿಯ ಸುರಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಸ್ವಾವಲಂಬನೆಗೆ ಮಹತ್ವದ ಕೊಡುಗೆ ನೀಡಲಿದೆ.

ಪರೀಕ್ಷಾ ದೃಷ್ಟಿಯಿಂದ ಪ್ರಮುಖಾಂಶಗಳು (Quick Revision Matrix):

WBG ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳುSiC ಮತ್ತು GaN (High Voltage, High Temperature, High Efficiency).ಡೋಪಿಂಗ್ (Doping)ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಕಲ್ಮಶಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ.MOSFETವೋಲ್ಟೇಜ್-ನಿಯಂತ್ರಿತ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್; ಡಿಜಿಟಲ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳ ಮೂಲಾಧಾರ.ಎಲ್‌ಟಿಎಸ್‌ಸಿಟಿ (LTSCT)L&T ಅಂಗಸಂಸ್ಥೆ; ಭಾರತದ ಮೊದಲ ಸ್ವದೇಶಿ SiC MOSFET ಪ್ಲಾಟ್‌ಫಾರ್ಮ್ ಅನಾವರಣಗೊಳಿಸಿದೆ.SiC MOSFET ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳುEV ಚಾರ್ಜರ್‌ಗಳು, ಮೈಕ್ರೋಗ್ರಿಡ್‌ಗಳು, ಇಂಧನ ಪರಿವರ್ತನೆ.BLDC MotorBrushless Direct Current Motor – ಇಂಧನ ದಕ್ಷ ಗೃಹೋಪಯೋಗಿ ಉಪಕರಣಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.SEMICON India 2026ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಪ್ರದರ್ಶನ; ಎಲ್‌ಟಿಎಸ್‌ಸಿಟಿ ಸಾಧನೆ ಅನಾವರಣಗೊಂಡ ವೇದಿಕೆ.