AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor,HEMT)器件由于具有诸多优良的特性,在功率处理,高温环境,大频率等应用领域都有巨大的应用潜力,因而备受研究者们的关注,当器件长时间的工作在大功率条件下时,器件中结温上升,产生自热效应,导致器件特性退化,因而保证器件在高温条件下的可靠性非常重要。合适的器件模型能够为人们设计优化器件提供理论指导,从而缩短器件的研发周期和生产成本。但是目前研究者们对HEMT器件的建模主要集中在大信号应用领域,对于HEMT器件工作状态时的沟道电势和电场分布的建模分析工作却比较少,现有的模型则主要是适用于器件漏极电压较小的情况,对器件在漏极电压较高条件下的建模值得我们深入研究。此外,为了探索降低表面电场(Reduced Surface Field,RESURF)技术对器件温度场分布的影响,我们通过软件仿真和实验测量两种手段,对器件的变温电特性和沟道结温分布进行了观察分析。本文首先提出了一种针对RESURF AlGaN/GaN HEMT器件沟道电势和电场分布的二维解析模型,该模型考虑了所掺杂负电荷的面密度、长度,AlGaN势垒层的厚度和Al组分的不同,以及栅极长度对器件所带来的影响,并将所求的数值模型与TCAD软件的仿真结果进行对比,结果表明二者之间具有较好的一致性。该模型可以反应器件参数对电场分布的具体影响,在漏极电压较大的情况下也同样适用,对于设计高耐压的HEMT器件具有一定的理论指导价值。在对器件二维(Two Dimension,2D)沟道温度场分布的仿真中我们发现,相同工作条件下,具有阶梯AlGaN势垒层的AlGaN/GaN HEMT器件的结温更低,并且器件结温随着势垒层刻槽深度的增加而降低,当固定凹槽长度为4μm,凹槽厚度为15μm时器件的平均结温相比于传统器件和阶梯厚度为5μm的器件,分别降低了35.3%和18.2%。然后,本文测量了AlGaN/GaN HEMT器件在室温至200℃下电特性的变化规律,并对沟道中二维电子气(Two Dimensional Electron Gas,2DEG)的特性进行了研究,实验中观察到,在高温条件下AlGaN/GaN HEMT器件的电特性发生退化,器件的饱和漏电流和跨导降低,阈值电压发生正向漂移的现象。随着温度的增高,沟道中2DEG的限域性变差,载流子的迁移率变小,这在一定程度上可以解释器件中存在的电特性退化现象。对比测量结果我们看到,和普通AlGaN/GaN HEMT器件相比,对AlGaN势垒层进行刻槽有助于缓解器件直流电特性的退化。当温度为90℃,200℃时,传统器件和对AlGaN势垒层进行刻槽器件的最大输出电流比室温条件下分别降低了28%和45%,18%和32%。最后,综合对比各种不同的器件结温测量方法,结合待测量器件的实际情况,我们采用拉曼光谱法对器件的沟道结温进行了测量,测量结果表明,在相同耗散功率的条件下,具有阶梯AlGaN新型AlGaN/GaN HEMT器件结温更低,当耗散功率分别为0.2 W和0.3 W时,阶梯深度为15μm的器件的平均结温相比普通器件而言分别降低了33.8%和28.4%,这对于提高器件的高温可靠性具有十分重要的意义。通过对器件沟道电场的数值解析建模和对器件温度场分布的仿真和测量研究,我们看到RESURF技术在调制器件表面电场分布的同时,也有效地降低了器件的沟道结温,稳定了器件的高温电特性,将AlGaN/GaN HEMT器件的功率特性和高温可靠性联系了起来。