碳化硅(SiC)作为第三代半导体材料的代表,由于具有宽禁带、高击穿电场、高热导率等优异特性,使其在高温、大功率、高频、抗辐射等领域应用前景广阔,其研究广为关注。在商用的SiC材料中,4H-SiC具有更高的体迁移率和更低的各向异性,使其更具优势。大功率4H-SiC BJT是非常具有竞争力的器件种类,可以广泛应用于诸如航空航天、机车牵引、高压直流输电设备、混合动力车辆等国计民生的重要领域。然而,4H-SiC BJT较低的击穿电压、低的共发射极电流增益、较低的频率响应以及较差的可靠性限制了其在功率系统领域的发展,也使得在这一方面的研究成为热点。本文首先完善了碳化硅新材料在仿真器Silvaco-TCAD中的物理模型,这包括迁移率模型、禁带宽度变窄模型、杂质不完全离化模型、碰撞电离模型、SRH产生-复合模型与俄歇复合模型等,并介绍了仿真所基于的数值计算方程。进而,根据半导体物理及半导体器件设计原则着重分析了影响器件击穿电压、电流增益、频率响应的主要因素,结合结终端技术分析和器件设计要点,设计一种新结构。这种结构具有缓冲漂移层和加深及侧向注入结终端以及P型重掺杂薄层基区。然后,利用软件仿真此结构,并优化结构和器件参数,并分析仿真结果得到耐压达1450V,电流增益达到52,与传统结构耐压1000V电流增益40相比,分别高出45%和30%,并且终端弯角处尖峰电场从3MV/cm下降到2.3MV/cm。并对界面态机制对电流增益的影响做了仿真,得到了电流增益随界面态密度增大而减小的结论。同时分析了频率响应和功耗—开启功耗和关断功耗的影响因素以及提高频率响应、降低功耗的方法。最后,讨论了4H-SiC BJT器件制作的工艺流程,并对关键工艺如欧姆接触工艺、刻蚀工艺以及离子注入工艺等进行了简要的介绍。研究结果表明,仿真器可以正确的模拟碳化硅新材料特性,提出的结构击穿电压由于在结终端处做了优化的终端处理和采用缓冲漂移层,具有更高的耐压能力,更低的功耗和反向泄露电流；采用的P型薄层基区加速了少子在基区的运动,提高了电流增益,所设计结构更能适用于大功率电力电子系统应用。