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21世纪以来,GaN基高电子迁移率晶体管（HEMTs）因其突出的耐高温、高频率、高功率密度性能优势在微波通信、雷达等领域得到日益广泛的应用。尽管器件的性能不断提高,但是GaN HEMT器件的退化、失效等可靠性问题仍是限制其发展的关键因素。对器件热特性、电学特性的退化和其失效机制的深入探究仍是当前研究的热点。本论文通过仿真和实验相结合的方法,针对GaN HEMT的热特性、缺陷问题、失效分析进行了研究与探讨。本论文是在863计划项目（编号2015AA033304和编号2015AA033305）的支持下完成的,主要研究内容如下:（1）针对GaN HEMT器件容易自激振荡的问题,设计了防自激测试保护电路。研究了温度对GaN HEMT器件直流特性、肖特基接触和源/漏串联电阻的影响,并分析了可能的影响机制;利用电学法和红外法对GaN HEMT进行了热阻测试分析,对比分析了器件在不同测试电流对器件热阻值的影响,并分析了在相同功率不同工作电压下的热阻值,结果表明结温在高电压下更高。（2）利用Silvaco-ATLAS半导体器件仿真软件对GaN HEMT器件的热特性和缺陷问题进行了分析和研究,仿真模型中考虑了陷阱效应和晶格热运动对GaN HEMT性能的影响,模拟了GaN HEMT器件的自热效应和晶格热分布,并分析了晶格热分布与电场分布之间的关系;研究了Si3N4/AlGaN界面缺陷、AlGaN层体缺陷和GaN层体缺陷对器件输出特性的影响,并进一步分析了体缺陷浓度和缺陷能级变化对器件输出特性的影响。（3）就失效原因中较多的电应力失效,设计了一种针对GaN HEMT器件的失效分析方法,并给出了详细的案例分析。该方法遵循电、光、热互补检测流程,可定位失效点,分析出器件的失效模式与失效机理。依据此方法,对工作电压为28V、栅宽为1.25mm的四插指GaN HEMT器件进行了失效分析,确定了两处失效位置,并综合图像和数据分析出了失效模式和失效机理。根据失效机理提出了GaN HEMT在设计和工艺等方面的优化措施。