为了满足通讯系统日益增长的性能指标,亟需研发更加强大的微波功率器件。用GaN材料制作的高电子迁移率晶体管(HEMT),因其高频率、高功率、高效率等特性,被广泛应用于微波电路之中。而半导体器件模型向下承接器件的工艺生产,可提高工艺水平,向上承接器件的电路设计,可缩短设计周期,是整个半导体产业链中不可或缺的关键部分,所以针对GaN HEMT器件建立准确的模型是非常有意义的。目前,针对GaN HEMT的经验基模型已经有许多报道,但经验基模型包含大量经验参数,且缺乏物理意义,不能指导器件设计。因此需要建立物理基大信号模型,建立器件微波特性与物理参数的直接联系。本文研究内容包括:基于区域划分的GaN HEMT物理基大信号模型研究:以小信号等效电路建模为起点,基于区域划分大信号模型理论,对栅长为0.25μm,栅宽10?125μm的微波GaN HEMT功率器件,建立了物理基大信号模型,并建立了一套完整的微波GaN HEMT物理基模型参数提取流程。对比仿真与实测结果,物理基大信号模型的误差控制在15%以内,证明了基于区域划分的物理基大信号模型具有高精度,并有良好的工程应用性。具有缩放效应的GaN HEMT物理基大信号模型研究:以小功率单胞器件的区域划分模型为基础,基于集总参数和多胞并联的缩放建模理论,对栅长为0.25μm的GaN HEMT多胞器件,建立了缩放模型,进一步提升了区域划分物理基模型的工程应用性。为了进一步验证模型的精度,本文还将多胞大信号模型应用于一款S波段的功率放大器中,利用缩放模型得到的电路仿真结果与器件实物的指标要求相比,具有12%的模型误差,说明了具有缩放效应的GaN HEMT物理基大信号模型具有很高的精度,可用于电路设计与分析。