Tá an chuid is mó de na dearaí modúil cumhachta inniu bunaithe ar chriadóireacht déanta as ocsaíd alúmanaim (Al2O3) nó AlN, ach de réir mar a thagann ardú ar riachtanais feidhmíochta, tá dearthóirí ag féachaint isteach i bhfoshraitheanna eile. I bhfeidhmchláir EV, mar shampla, laghdaítear caillteanais aistrithe 10% nuair a théann teocht an tslis ó 150°C go 200°C. Ina theannta sin, déanann teicneolaíochtaí pacáistithe nua cosúil le modúil saor ó shádráil agus modúil gan bannaí gan sreang na foshraitheanna atá ann cheana féin ar an nasc is laige.
Fachtóir tábhachtach eile is ea go gcaithfidh an táirge maireachtáil níos faide i gcoinníollacha crua, cosúil leis na cinn a fhaightear i dtuirbíní gaoithe. Is é cúig bliana déag saolré measta na dtuirbíní gaoithe faoi na coinníollacha comhshaoil go léir, rud a spreag dearthóirí an iarratais seo chun teicneolaíochtaí foshraitheanna níos fearr a lorg.
Is tríú fachtóir é úsáid mhéadaithe na gcomhpháirteanna SiC a spreagann roghanna feabhsaithe foshraitheanna. I gcomparáid le modúil traidisiúnta, léirigh na chéad mhodúil SiC le pacáistiú optamach laghdú caillteanais de 40 go 70 faoin gcéad, ach léirigh siad freisin an gá atá le teicnící pacáistithe nuálaíocha, lena n-áirítear foshraitheanna Si3N4. Cuirfidh na treochtaí seo go léir teorainn le feidhm fhoshraitheanna traidisiúnta Al2O3 agus AlN sa todhchaí, ach beidh foshraitheanna bunaithe ar Si3N4 mar ábhar roghnaithe do mhodúil cumhachta ardfheidhmíochta sa todhchaí.
Tá nítríde sileacain (Si3N4) oiriúnach go maith le haghaidh foshraitheanna leictreonacha cumhachta mar gheall ar a neart lúbthachta níos fearr, a toughness briste ard, agus seoltacht teirmeach ard. Tá tionchar mór ag gnéithe na ceirmeacha agus comparáid idir athróga ríthábhachtacha, mar shampla urscaoileadh páirteach nó foirmiú crack, ar iompar an tsubstráit deiridh, mar shampla seoltacht teasa agus iompar rothaíochta teirmeach.
Is iad seoltacht theirmeach, neart lúbthachta, agus toughness briste na hairíonna is tábhachtaí agus ábhair inslithe á roghnú le haghaidh modúil chumhachta. Tá seoltacht ard teirmeach riachtanach chun teas a scaipeadh go tapa i modúl cumhachta. Tá an neart lúbthachta tábhachtach maidir le conas a láimhseáiltear agus a úsáidtear an tsubstráit ceirmeach le linn an phróisis phacáistithe, agus tá an toughness briste tábhachtach chun a fháil amach cé chomh hiontaofa agus a bheidh sé.
Tá seoltacht theirmeach íseal agus luachanna meicniúla ísle mar thréith ag Al2O3 (96%). Mar sin féin, is leor an seoltacht theirmeach de 24 W/mK d’fhormhór na bhfeidhmeanna caighdeánacha tionsclaíochta sa lá atá inniu ann. Is í seoltacht teirmeach ard AlN de 180 W/mK an buntáiste is mó atá aige, ainneoin a iontaofacht measartha. Tá sé seo mar thoradh ar toughness briste íseal Al2O3 agus neart lúbthachta inchomparáide.
Mar gheall ar an éileamh méadaithe ar spleáchas níos mó, rinneadh dul chun cinn le déanaí i gceirmeacht ZTA (alúmana níos déine zirconia). Tá neart lúbthachta agus toughness briste i bhfad níos mó ag na criadóireacht seo ná ábhair eile. Ar an drochuair, tá seoltacht theirmeach criadóireacht ZTA inchomparáide leis an gcaighdeán Al2O3; mar thoradh air sin, tá srian ar a n-úsáid in iarratais ardchumhachta leis na dlúis chumhachta is airde.
Cé go gcomhcheanglaíonn Si3N4 seoltacht theirmeach den scoth agus feidhmíocht mheicniúil. Is féidir an seoltacht theirmeach a shonrú ag 90 W/mK, agus is é a déine briste an ceann is airde i measc na criadóireachta comparáide. Tugann na tréithe seo le fios go léireoidh Si3N4 an iontaofacht is airde mar fhoshraith mhiotalaithe.
