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Power MOS器件具有特征导通电阻小、开关速度快及集成密度高等优点,已广泛应用于DC-DC开关电源转换器中。然而,Power MOS器件作为DC-DC转换器的核心单元,经常工作在高电压、大电流及强电场的条件下,存在着较高的失效风险。目前,关于Power MOS器件的研究还主要集中于中高压器件,而较少关注应用越来越广泛的低压Power MOS,因此,迫切需要对低压Power MOS器件的电学性能及可靠性展开深入研究,这对研制高性能低压大功率DC-DC转换器具有重要意义。本文从DC-DC转换器的应用需求出发,着重研究了器件结构参数与版图布局两方面因素对低压Power MOS器件特征导通电阻、击穿特性以及静电泄放(Electrostatic Discharge,简称ESD)防护能力的影响,并对其内在物理机理进行了深入探讨。对于特征导通电阻的研究,使用最小二乘法对测试数据进行拟合,进而对各因素的影响程度进行量化比较和分析：对于击穿特性的研究,通过关态击穿电压和开态击穿电压两方面指标对器件进行综合评价；对于ESD鲁棒性的研究,以二次击穿电流值作为其ESD防护能力的判别标准,深入分析了各参数对于器件ESD防护能力及失效类型影响的物理机理。综合上述研究结果,确定了低压Power MOS器件最优的结构和版图参数。测试数据表明,所设计Power MOS器件关态击穿电压BVoff=10.1V,开态击穿电压BVon=9.6V,特征导通电阻Rdson, sp=4.5mΩ·mm2,人体放电模式(Human-Body Model,简称HBM)下ESD>8kV,达到预期的设计指标。该器件已成功应用于一款5V-3.3V/2A降压型同步整流DC-DC转换器。