目前,基于P型栅的增强型氮化镓高电子迁移率晶体管（P型栅Ga N HEMT）是实现高效、高频、高温功率变换的一种良好方案,且其凭借在成本、性能、可靠性等方面的优势,已进入商业化应用。但在P型栅Ga N HEMT功率器件应用过程中,仍面临功耗模型精度较低和诸如静电放电（Electro Static Discharge,ESD）可靠性等方面的问题。本文针对P型栅Ga N HEMT功率器件在面向应用过程中遇到的问题,开展了P型栅Ga N HEMT功率器件的功耗模型、高温功耗及集成ESD保护新结构的研究。主要创新点如下:（1）建立了P型栅Ga N HEMT功率器件的功耗解析模型。针对P型栅Ga N HEMT功率器件功耗模型评估精度、速度需进一步提升的问题,通过分析P型栅Ga N HEMT功率器件在Buck变换器中的开关特性,采用分段线性近似方法建立了适用于低压Buck变换器的开关功耗解析模型。该模型不仅包含了控制管的开关功耗,也包含了同步整流管的开关功耗。通过考虑寄生电感、同步整流管反向导通压降和同步整流管输出电容引起的电流过冲,可以实现比较精确的功耗评估。基于该功耗模型,可以进一步评估Buck变换器的功耗和效率。仿真结果显示,解析模型计算结果与仿真结果符合得很好。实验结果表明,采用本文提出的开关功耗解析模型,室温条件下,在工作频率400 k Hz～1 MHz、工作电流5 A～15 A的范围内,12V-1.2 V Buck变换器功耗最大误差不超过0.1 W,且效率评估和功耗评估的精确性相对于传统功耗模型能够分别提升52.3%和66.1%。需指出的是,通过添加温度系数,该模型也适用于高温条件下器件功耗的分析。该功耗模型为基于P型栅Ga N HEMT功率器件的Buck变换器功耗计算提供了快速精确的评估方案,且为本文的后续工作提供了研究指导。（2）揭示了高温下势垒高度降低引起P型栅Ga N HEMT功率器件电容增加的物理机理。针对采用P型栅Ga N HEMT功率器件的变换器高温功耗研究不充分的问题,测试基于P型栅Ga N HEMT功率器件的Buck变换器在不同工作温度下的功耗。在提出的功耗模型的指导下,分析了P型栅Ga N HEMT功率器件开关功耗和导通功耗在不同温度条件下的变化情况。其中,着重探究了引起P型栅Ga N HEMT功率器件开关功耗变化的寄生电容的变化,并揭示了高温下导致P型栅Ga N HEMT功率器件电容增加的物理机理。其物理机制可以解释为高温诱导的栅极下方势垒降低效应。在漏极电压的作用下,势垒降低使本征电荷增加,最终导致器件输入、输出和转移电容增大。基于对P型栅Ga N HEMT功率器件高温功耗的分析,发现控制管和同步整流管的功耗随着温度增加而显著增加,是变换器在高温下工作时功耗增加的主要来源。（3）提出了一种具有自触发泄放通路的P型栅Ga N HEMT功率器件新结构。针对P型栅Ga N HEMT功率器件存在的ESD可靠性问题,首先探究了P型栅Ga N HEMT功率器件在不同条件下的ESD特性,发现器件栅极与源极之间的ESD可靠性无法满足工业标准（人体模型失效电压需大于2 k V）。通过对器件栅极和源极之间的失效现象的分析,发现P型栅Ga N HEMT功率器件易于失效的主要原因是P型栅Ga N HEMT器件特殊的Metal/p-Ga N/Al Ga N栅极结构。基于栅极易失效的问题,提出了一种具有自触发泄放通路的新型P型栅Ga N HEMT功率器件。自触发的泄放通路由一个小尺寸的P型栅Ga N HEMT器件和两个二维电子气沟道电阻组成。仿真结果表明,相比于传统P型栅Ga N HEMT功率器件,具有自触发泄放电流通路的新型P型栅Ga N HEMT功率器件栅极与源极之间的人体模型失效电压能够提升1900%。基于国内Ga N工艺平台,制备了具有自触发泄放通路的P型栅Ga N HEMT功率器件。实验结果表明,新型P型栅Ga N HEMT功率器件栅极与源极之间人体模型失效电压为2.04 k V,能够满足工业标准。