随着半导体产业的发展,基于以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体材料生产的电子元器件在不同领域内扮演着越来越重要的角色。碳化硅材料具有禁带宽度大、热导率高、击穿电场大等优点,这些优点可以使器件应用在更高的电压、更高的温度、更小的尺寸、更大的电流等场景下。因为这些优良的特性以及研究人员的不断改善,4H-Si C MESFET在性能上的表现已经相当出色,但是随着器件小型化的发展,对器件能效要求越来越高的条件下,针对4H-Si C MESFET的能效研究还比较有限,所以针对该器件的能效研究具有重要意义。双凹栅结构是目前为止比较重要的一种4H-Si C MESFET结构,许多新型结构都是在此结构的基础上进行改进的。本文的研究也是基于此结构,但是在应用时,首先对双凹栅结构的凹陷栅尺寸进行了优化,将优化后的结构作为后续研究的基础结构。针对优化后的结构,在ISE-TCAD中对其建模并仿真,提取相关数据并在ADS软件中建立模型,测量其功率附加效率（Power Added Efficiency,PAE）。通过两种软件的联合使用,观察器件阈值电压、饱和电流、跨导、击穿电压、寄生电容、寄生电阻等可能影响器件PAE的参数。研究发现,要在保证器件性能的基础上提高器件的PAE,可以通过提高器件跨导、饱和电流、击穿电压等参数并遏制器件寄生参数增加的方式。根据研究所得到的提高器件PAE的设计方法,本文提出了一种新型的4H-Si C MESFET结构,一种具有重掺杂区域、轻掺杂区域、绝缘区域的4H-Si C MESFET。该结构通过重掺杂区域的引入,提高了器件的跨导和饱和电流,使饱和电流达到556m A/mm;通过绝缘区域的引入消除了电流增加给击穿电压带来的负面影响并且提高了器件的击穿电压,使击穿电压达到121 V;轻掺杂区域的引入减弱了重掺杂区域引入所带来的寄生电容恶化的现象,使得器件的频率特性不会受到明显的负面影响。经过仿真发现,与传统双凹栅结构器件相比,该器件的饱和电流、击穿电压、最大输出功率密度、最大振荡频率等均有所提高,器件的最大PAE提高到了72.4%,涨幅约为14%。这也证明了提高器件PAE的设计方法是适用的。针对新结构,因为三种区域的尺寸对器件性能是有一定影响的,所以本文还提出一些在不同应用场景下的改善思路。通过对三种区域参数与器件性能的探究可以知道,不同参数的应用可以使器件获得不同方向的改善。例如,可以使器件饱和电流增加到595m A/mm,或是使器件的击穿电压达到148.1V。因此,在应用此结构时,可以根据需要对其进行改善。