航空航天、石油钻探、火力发电和核能等行业都需要在高温环境下工作的传感系统,而当前基于第一代半导体的硅基器件的电子元件最高工作温度只有150℃,远低于现有的高温传感器的工作温度。与第一代和第二代半导体材料相比,新一代的以氮化镓(GaN)为代表的宽禁带半导体器件,具有更大的禁带宽度,更好的耐高温性能,成为半导体器件研究的热点,拓宽了高温电子的应用领域。因此本论文为了解决传感器电子单元的高温瓶颈,创造性地采用氮化镓宽禁带半导体器件取代传统的硅半导体器件,并挑战该电子系统的极限温度。本文主要从高温器件模型的建立和高温传感电子单元的解决方案两个关键方面进行研究,本文完成的主要工作如下:对于高温器件模型的建立,首先对氮化镓高电子迁移率晶体管进行了介绍,并搭建了全温度测试系统,对器件从常温到300℃的环境温度下进行电气特性测试并对其不同温度下的输出特性、转移特性和器件的自热效应等进行了深入的研究。并以此为基础,通过数据拟合的方式改进直流模型,提取每个温度采样点下的模型参数,并得到参数与温度的函数关系,从而得出全温度范围内的模型。最后,将测试数据与改进模型进行对比,验证了模型的准确性,并应用于LTspice软件中为后续传感电子单元的设计做准备。对于高温传感电子单元的电路设计方面,研究了传感电子单元在高温下可实行的电路拓扑结构,并对每个模块进行关键理论和技术的分析。同时研究了高温下电路板的设计方案,完成电路中高温器件的选型,高温电路基板的选择,高温电路设计工艺以及高温电路互连方式的确定。然后基于高温氧化铝陶瓷基板,结合厚膜电路制作工艺,通过引线键合的互连方式,采用GaN宽禁带半导体器件和其他耐高温电路元件成功实现了可以在300℃环境温度下工作的用于传感信号处理的具有无线传输能力的传感电子单元。最后通过搭建高温电路测试平台,利用实时信号分析仪测试传感单元得到在全温度范围内的频偏与输入信号的关系,并验证了高温器件模型在25℃～300℃宽温区具有较高的精确性和可靠性。