随着持续增长的大电流容量、高击穿电压及高封装密度要求,硅基器件的发展已经接近其理论限制。碳化硅(SiC)材料其大的带宽、高的临界击穿电场、高的热导率使得宽禁带半导体器件具有优良的高温工作特性和极高的耐压容量、工作频率、电流密度,以及低的导通损耗,成为近几年半导体领域研究发展的热点。基于SiC材料,学者们从上世纪90年代提出很多器件结构。4H-SiC肖特基二极管(SBD)有较低的正向压降和很高的速度,即使有很大的泄露电流其功耗仍然很低,这些优点使得其在智能功率系统中有广阔的应用前景;4H-SiC MESFETs在军用微波功率系统中应用方便也极具潜力。但是由于“击穿电压与导通电阻成二次方关系”,如何在提高击穿电压和降低导通电阻进行折中,如何对器件电场强度进行调制一直是学者关注和解决的重点。本文以SiC基功率器件为研究对象,围绕耐压理论、新器件结构以及模拟实现几个方面进行研究,在RESURF原理和结终端技术的指导下,提出新型4H-SiC阳极凹槽D-RESURF肖特基二极管,并对多浮空金属环进行研究。一、为达到仿真模拟与实际结果更加接近和仿真效率的提高,因此有必要对软件进行深入研究。由于相关SiC参数和模型缺乏,收敛性一直是困扰SiC基功率器件仿真人员的大问题。本文基于2D/3D数值模拟软件ISE,对数值算法作出介绍,详细探讨了ISE收敛性问题的解决思路并进行分析和验证。二、提出一种新型4H-SiC阳极凹槽D-RESURF肖特基二极管结构。阳极凹槽使得器件反偏时横向电场增强,加快漂移区耗尽,同时利用D-RESURF技术,提高器件击穿电压和正向导通特性。利用二维数值模拟,从耐压的角度,对降场层的厚度、浓度和长度进行优化。结果表明,新结构相较于常规单RESURF结构,击穿电压从890V提高到1672V,导通电流为80mA/mm时,压降从4.4V降低到2.8V。三、研究多浮空金属环对4H-SiC MESFETs的影响。得到单浮空金属环结构和双浮空金属环结构在不同尺寸下的击穿电压、表面电场图和等势线图。优化结果表明4H-SiC MESFETs双浮空金属环结构的击穿电压对比常规结构(无浮空金属环)分别提高到405V和280V,同时维持相同的饱和漏电流。此外,金属环的引入必然增加了寄生电容并联数目,增大器件电容,从而导致了频率指标的降低,但是实际上对于射频(RF)应用却影响不大。