硅(Si)功率器件发展至今已接近其性能极限,难以满足开关电源高频、高效率、高功率密度的需求。氮化镓(Ga N)功率晶体管作为宽禁带半导体材料的典型代表,因其开关速度快、寄生参数小、电气参数优越而受到广泛关注。近年来多家半导体厂商已相继推出Ga N器件,因此,开展氮化镓功率晶体管的应用研究工作显得十分迫切。本文首先分析了低压和高压Ga N功率晶体管的性能优势与不足。低压增强型Ga N晶体管体积小、寄生参数小等优势适宜高频工作;但其反向导通压降高、驱动电压范围窄。高压耗尽型Ga N晶体管驱动技术简单,反向恢复特性优异,但其难以实现真正意义的ZVS,这一定程度限制了工作频率的提高。在特性分析的基础上,针对低压Ga N晶体管反向导通压降高、驱动电压范围窄的不足,本文提出一种适用于低压Ga N晶体管的改进型三电平驱动方式,该方式通过合理设置死区时间并利用假性开通原理,减小了反向导通损耗、抑制了驱动电压的振荡。一台12V输入、1.2V/20A输出、1MHz开关频率的原理样机验证了所提方案的可行性。对高压Ga N功率晶体管,本文通过对比实验验证了封装寄生参数对高频工作性能的影响,得出了表贴式封装适宜高频工作的结论。论文指出了高压Ga N功率晶体管结电容小有利于减小LLC谐振变换器死区时间,从而优化关断损耗和导通损耗,提高变换器效率。实验室制作完成了400V输入、12V/25A输出、1MHz开关频率的原理样机并与Si MOSFET进行了对比实验,结果表明Ga N器件的高频开关性能和效率优势明显。