随着电力电子器件的迅猛发展,从日常使用的家用电气、交通工具到航天航空,处处都体现着电力电子器件的身影,因此如何提高器件的击穿电压和降低导通电阻已成为当前研究的关键。作为常用的电力电子器件,PIN功率二极管的研究也一直被不断地关注。目前,GaN基PIN功率二极管具有击穿电压大、导通电阻小、热稳定性好等优点,但由于准垂直GaN基PIN二极管需要通过台面刻蚀的方式暴露n-GaN层,分别在刻蚀后的n-GaN层和p-GaN层表面制备n-型欧姆电极和p-型欧姆电极,由于n型电极和p型电极都在同一侧,此时就容易造成电流的不均匀分布,在台面边缘处具有严重的电流拥挤效应,从而导致了局部载流子浓度过高,极易造成俄歇复合率增加,而自由载流子的消耗降低了漂移区中的载流子浓度,牺牲了电导率调制,从而导致导通电阻变大。载流子在台面边缘处的拥挤效应可以通过增加p型欧姆接触层的电阻率来实现,但是这无疑将会提高器件的正向工作电压,增加功耗。鉴于上述原因,需要提出一种GaN基PIN功率二极管架构:一方面可以实现优良的电流扩展和电导调制效应,另一方面可采用低电阻率的p-型欧姆接触电极,实现器件导通电阻的显著降低。为了解决台面边缘处的电流拥挤问题,本文提出通过在p-GaN层的边缘处嵌入一个环形的n-GaN层来减小电流在准垂直GaN基PIN二极管台面边缘的拥挤效应,降低俄歇复合率。研究结果表明,当PIN功率二极管正向偏置时,嵌入的PN-GaN结为反向偏置,可以在耗尽区中形成内建电场,耗尽台面边缘处的空穴,使台面处的电流分布均匀,减小台面边缘处的俄歇复合率,从而使更多的载流子参与电流的漂移和扩散的过程,实现GaN漂移层优良的电导调制效应。此外,和传统器件相比,当器件反向偏置的时候本论文提出的结构不会影响漂移层中的电场分布,因此PIN二极管的反向击穿电压并不会改变。为了深入揭示本文提出的结构对准垂直GaN基PIN功率二极管的载流子分布、俄歇复合率、电场分布,正向电压及反向击穿电压等因素的影响,本论文设计了具有不同n-GaN插入层的掺杂浓度、n-GaN插入层的厚度及插入层位置的准垂直GaN基PIN功率二极管,研究发现对于击穿电压小于800 V准垂直GaN基PIN二极管,本文所提出的嵌入一个环形的n-GaN层的结构能够有效地使载流子均匀分布,降低俄歇复合。