第三代半导体材料GaN是宽禁带半导体材料的核心代表,因为其较宽的禁带宽度,较高的电子迁移率和电子饱和速度,使以其为基础制造的半导体器件在高温高压的环境中依然具有优异的性能表现。由于自发极化现象和压电极化现象的存在,非掺杂的AlGaN/GaN异质结材料在界面处产生高浓度的2DEG,表现出优异的器件性能,以AlGaN/GaN异质结构为基础的高电子迁移率晶体管（AlGaN/GaN HEMT）器件具有优良的微波和功率特性,使得其在电信和通讯,快充充电设备,服务器电源,电动汽车等各领域得到了广泛应用,特别是GaN充电器近年来的逐渐普及,让众多科技厂商看到了广阔市场前景,纷纷开始对GaN材料、器件和电路展开更深入的研究,本文从器件性能分析,器件建模,和电路仿真应用入手,对AlGaN/GaN HEMT器件做了一系列研究工作,主要包括:1)AlGaN/GaN HEMT的直流特性器件建模我们制备4个AlGaN/GaN HEMT器件,器件A尺寸为栅长0.35um,栅宽20×2um,栅源、栅漏间距为2um;器件B尺寸为栅长0.25um,栅宽20×2um,栅源、栅漏间距为1um;器件C尺寸为栅长0.1um,栅宽20×2um,栅源、栅漏间距为1um;器件D尺寸为栅长0.03um,栅宽40× 2um,栅源、栅漏间距为1um。测试这些器件直流特性、频率特性和功率放大特性,利用目前成熟的商用软件BsimProPlus对制备的器件进行直流特性的器件建模和模型参数提取,建立的直流特性模型与测试结果相比得到了较好的模型精度,之后将其作为标准的器件直流模型进行电路层面的分析,利用ADS软件将提取的四个直流模型分别进行直流特性仿真,得到的仿真结果与测试结果对比发现具有较好的一致性,进一步验证了所提取直流模型的准确性。2)AlGaN/GaN HEMT小信号模型建立针对制备的4个器件,使用ADS软件进行小信号等效电路模型的搭建和仿真,分别使用冷场法和热场法对S参数进行模型参数提取,得到寄生电容,寄生电感和寄生电阻,并分析提取了器件的本征参数,得到完整的小信号S参数模型,接下来使用ADS搭建AlGaN/GaN HEMT非线性交流模型,然后将提取的四个器件的小信号S参数模型嵌入到电路中进行各个静态工作点的仿真,得到的仿真结果与S参数测试结果对比具有较高的拟合精度,说明提取的小信号S参数模型的正确性。3)AlGaN/GaN HEMT器件在功率放大器性能的研究在前面章节提取的非线性直流模型和非线性交流模型的基础上,通过拟合器件的非线性交流成分建立了 4个器件大信号等效电路模型,接下来通过ADS软件搭建阻抗匹配电路,得到了共轭匹配下的输入输出阻抗值,并将理论计算得到的输入输出阻抗、最大有效功率增益与所制备器件负载牵引功率特性测试结果进行了对比,进一步分析器件的功率放大器性能,主要包括功率增益、线性度和功率附加效率（PAE）,深入研究不同器件尺寸下所制备器件功率放大器性能,重点研究4个器件功率放大器性能与器件建模中提取的垮导gm等参数的关系。我们研究结果表明:栅长、栅宽越大,栅源间距越小,垮导变化的越平缓,功率放大器的线性度越好。