GaN因具有宽禁带、高饱和电子速度和良好的热导率等优点而被视为制作高压高重频超快光电导开关（photoconductive semiconductor switches,PCSSs）的最佳材料,但目前无法生长出本征的GaN自支撑衬底,制作GaN光电导开关只能使用半绝缘GaN:Fe衬底,因此传统GaN光电导开关的暗态漏电流会随电压而近似线性增长,无法承受高压。本文设计了一种新型纵向型光电导开关—P栅AlGaN/GaN-PCSS,它综合利用了增强型p-GaN栅帽层AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（high electronmobilitytransistor,HEMT）、结型场效应晶体管（junctionfield-effecttransistor,JFET）和稳压二极管的结构优点。通过器件建模并优化,实现了耐高压（直流耐压大于10kV）、高重复工作频率（脉宽0.5ns激光触发下大于10MHz）、大通流能力（基于多元胞并联自均流）的设计目标。首先,建立了 P栅AlGaN/GaN光电导开关器件仿真模型。为了提高器件仿真模型的可靠性,建模时应用了适合GaN、AlGaN材料的温度依赖禁带宽度模型、具有负微分迁移率区和饱和漂移区的高场迁移率模型、碰撞电离模型、二维电子气极化模型、光生载流子产生率模型等物理模型。为了保证仿真结果的可信性,所用到的重要物理模型参数值尽可能的取自真实实验。然后,分析了 10kV直流偏压下的暗态漏电流、电场静态分布、JFET空间电荷区分布;分析了器件在栅压脉冲和亚带宽激光脉冲异步触发下的器件动态特性;讨论了光电流拖尾现象及其产生机理。最后,为了优化通流能力、耐压水平、关断速度,基于控制变量法分析了不同结构改型及其设计参数对该类器件通流能力等性能指标的影响。通过合理减小元胞面积以提升单位面积上的器件元胞个数;考察了 GaN特有的衬底与首外延层界面必定会出现的非故意硅富集现象,并通过合理设计使得这个硅富集层作为均流层以改善元胞内的电流集中问题。为了证明改进器件结构的有益性,以具有相同衬底的传统纵向型PCSS模型作为对照组,对比分析了两类器件在承压能力、关断速度和器件温升等方面的差异。对器件关键层结构敏感参数进行了分析与参数优化。对器件开关损耗进行了理论分析,对比了改型前后器件的开通和关断损耗,研究分析了与开关损耗相关的焦耳热问题以及影响器件开关损耗的因素。最终的仿真结果证明了该器件能实现10kV/10MHz的设计目标。