随着能源危机、全球变暖等问题的日益严峻以及新能源产业的蓬勃发展,高效率与小型化成为目前电力电子技术发展的两大趋势。作为电力电子技术中的核心部分,半导体功率晶体管的特性直接影响着系统的性能。随着需求的改变,Si基器件在部分应用领域已不能满足电力电子技术发展的需要。而基于第三代半导体材料碳化硅（Si C）和氮化镓（GaN）的功率晶体管自出现之日起便因优异的性能受到了广泛关注。特别是氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）因高开关频率、无反向恢复损耗等特点,在低压消费级领域展现出了较强的潜力,但器件的耗尽型特性限制了其应用范围。本文基于600V增强型GaN HEMT的产业类重点项目,进行了相关研究。首先,对耗尽型GaN HEMT的工作原理进行了理论分析,讨论了目前的四种增强型GaN HEMT形式（Cascode型、P-GaN型、槽栅型、离子注入型）的优势与不足,分别针对P-GaN型与Cascode型器件进行了相关研究。针对P-GaN型器件,通过有限元仿真确定了影响其阈值电压的因素,进而提出了一种具有混合导电沟道的GaN HEMT,经仿真分析其可以实现3V以上的阈值电压和超过0.4A/mm的饱和电流能力,但器件的击穿特性会受到现有工艺水平的限制。针对Cascode型器件,明确了其工作原理,从减小寄生参数并提升散热能力的角度,对器件的基板及封装形式进行了特殊的优化设计。综合以上研究工作,从工艺难度与成本的角度出发,最终采用Cascode技术进行了600V增强型GaN HEMT的制备。其次,为了测试所制备的Cascode型器件的开关特性,对该器件进行了双脉冲测试。首先对Cascode型器件的开通与关断过程进行了分析,在此基础上进行了器件的高频驱动电路的设计,并搭建了对应的双脉冲测试平台,对器件在不同漏源电压、不同饱和电流下的开关特性进行了测试与分析。经测试,器件开通时间小于100ns,关断时间小于200ns。器件在200V/7A、300V/6A、400V/4A及以下的测试工况下正常工作,超过上述工况会发生电流崩塌现象,且在400V/4A下漏电流达300m A,高于同规格GaN HEMT器件。最后,为测试上述Cascode型器件在实际应用中的性能表现,基于开关特性测试中确定的器件的正常工作范围,搭建了一台额定功率200W的图腾柱无桥PFC变换器样机,最高开关频率为200k Hz。基于平均电流控制方式,设计了变换器的闭环控制器,并进行了仿真验证与软硬件设计,测试结果显示,样机在额定工况下的效率达96.5%,功率因数大于0.99。实验结果显示变换器性能表现满足设计要求,该器件在额定工况下可正常工作。