GaN材料为第三代宽禁带半导体材料的代表,具有强大的抗辐照能力、高电子饱和速度、耐高温、高电子输运密度和高功率密度等优点。由GaN以及其合金材料所构成的异质结,存在强大的内部极化电场,由此形成高电子迁移率的二维电子气具有独特的优势,使得GaN器件广泛应用于大功率和高频率微波领域。准确的器件模型参数对器件的设计和应用至关重要,本文分别对GaN基电子器件的模型和模型参数的提取方法进行了研究,为GaN电子器件提供准确的模型和有效的模型参数提取方法。本文提出的模型参数提取方法具有普适性,从而为提取其他电子器件的模型参数提供了新的方法。1.对Angelov直流FET模型进行改进,改进后的模型使得同一组模型参数能准确的描述AlGaN/GaN HEMTs输出电流随栅电压和漏电压全局变化的输出特性,并应用同一遗传算法对改进前后的模型进行参数提取,得到的平均相对误差分别为4.58%和1.80%。表明改进后的模型更能准确的描述AlGaN/GaN HEMTs的输出特性,从而为AlGaN/GaN HEMTs提供一种准确的全局直流模型,该模型和方法具有普适性。2.该文提出了一种新的绝对误差函数,应用该函数对HEMTs非线性模型参数进行提取可以避免计算误差,显著降低参数提取的不准确性。本文分别使用3种误差函数对AlGaN/GaN HEMT器件模型参数进行提取并对结果进行比较,对比结果表明该文提出的误差函数更加精确和有效。从而为今后的电子器件模型参数提取提供了一种有效且精确的方法。3.由于GaN材料和InN材料具有各向异性的特点,导致其在不同晶向上的迁移率不同,本文分别研究了沿c轴（Γ-A晶向）和沿底面（Γ-M晶向）生长的GaN和InN材料。采用著名的用于描述氮化物的负微分迁移率特性Farahmand Modified Caughey Thomas（FMCT）模型来描述不同晶向上的迁移率,由于文献中没有沿（Γ-A晶向）和（Γ-M晶向）的FMCT模型参数,本文构造了加权的误差函数,并应用遗传算法提取了两个晶向上的模型参数。这种参数提取方法可以推广到提取其他III-V族氮化物材料及其合金的FMCT模型的参数提取中。本文使用Silvaco-Atlas仿真软件详细模拟了GaN Gunn二极管和InN Gunn二极管的特性,并将各向异性的FMCT迁移率模型和本文提取的模型参数应用到仿真过程中。通过对GaN耿氏二极管和InN耿氏二极管在两个晶向的模拟结果分析比较,结果表明GaN和InN耿氏二极管沿Γ-A晶向比Γ-M晶向获得更高的频率和转化效率。从而为GaN和InN耿氏二极管的设计和制作提供了参考。4.在肖特基势垒二极管的设计应用中,准确的电流模型是必不可少的,因此,确定肖特基势垒二极管的模型参数,如肖特基势垒高度、理想因子n和串联电阻R_s等就显得尤为重要。D.donoval等人提出了考虑电压对势垒影响的热发射肖特基二极管模型。由于热发射模型是一个自洽的方程,采用传统的方法无法求解。基于以上原因,本文提出了一种基于遗传算法求解肖特基势垒二极管热发射模型方程的参数提取方法,从而为肖特基势垒二极管的模型参数提取提供了一种新的方法。5.提高肖特基势垒二极管的击穿电压对其用作高压器件的应用有着重要的意义,本文对AlGaN/GaN击穿特性进行了研究。首先研究了场板结构对AlGaN/GaN肖特基二极管的击穿特性的影响。另外,影响AlGaN/GaN肖特基二极管的击穿电压还与场板下的介质材料有关,本文对钝化层介质材料展开了研究,在保持场板结构不变的基础上,对比了使用Si₃N₄、Al₂O₃、HfO₂、La₂O₃、TiO₂五种高κ介质作为钝化层,通过比较发现AlGaN/GaN肖特基二极管的击穿电压随着高κ材料介电常数的增加而增加。因此,提高击穿电压的两个途径,使用场板结构和使用高κ介质材料。结合对场板结构的研究,采用阶梯型场板结构和高κ介质TiO₂作为钝化层介质时,AlGaN/GaN肖特基二极管的反向击穿电压可达到1350V。6.本文对AlGaN/GaN/AlGaN/GaN肖特基二极管和AlGaN/GaN/InGaN/GaN肖特基二极管进行了研究。分别研究了Al组分,GaN和AlGaN层的厚度对AlGaN/GaN/AlGaN/GaN肖特基二极管的影响。同时研究了Al组分和In组分的变化对AlGaN/GaN/InGaN/GaN双沟道肖特基二极管的影响,以及AlGaN,InGaN厚度的变化对AlGaN/GaN/InGaN/GaN双沟道肖特基二极管的影响。从而为双沟道的肖特基二极管的设计和制作提供参考。