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2026 article

Physical Insight Into Temperature‐Dependent Power Limits in GaN and 4H‐SiC: A Comparative Study of Baliga's Figure of Merit and R on,sp – V br Tradeoffs

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The unipolar power‐performance metric, Baliga's figure of merit (BFOM), is routinely quoted at room temperature, neglecting the fact that both low‐field mobility ( μ ) and critical electric field ( E cr ) exhibit strong, material‐specific temperature and doping dependencies. This work presents a comprehensive, calibrated theoretical framework to quantitatively evaluate the unipolar R on,sp − V br limits and BFOM of GaN and 4H‐SiC over a wide range of drift‐doping ( N D = 5 × 10 15 to 5 × 10 17 cm −3 ) and temperatures ( T = 300–450 K). By integrating temperature‐dependent impact‐ionization models with mobility models considering various scattering mechanisms, we provide physical insights into the diminishing performance advantage of GaN over 4H‐SiC at elevated temperatures. A sensitivity analysis on GaN's E cr parameters further confirms the robustness of our comparative results. Our findings reveal that the power‐handling capability of GaN remains superior, yet its relative merit compared to 4H‐SiC scales significantly with operational conditions due to differing rates of E cr enhancement and μ degradation. These results offer critical design guidelines for predicting the performance boundaries of next‐generation wide‐bandgap power devices in realistic high‐temperature environments.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Contrôle bibliographique ouvert

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Titre Crossref
Physical Insight Into Temperature‐Dependent Power Limits in GaN and 4H‐SiC: A Comparative Study of Baliga's Figure of Merit and <i>R</i> <sub>on,sp </sub> –  <i>V</i> <sub>br</sub> Tradeoffs
Date Crossref
09/07/2026
Éditeur
Wiley
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude et ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

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Sujets associés

Silicon Carbide Semiconductor TechnologiesGaN-based semiconductor devices and materialsAdvanced Power Amplifier Design

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