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硅基高压功率器件的di/dt,dv/dt能力正在达到自身极限,具有禁带宽度大、临界击穿电场高、热导率高以及电子饱和漂移速度大等优越物理特性的碳化硅（SiC）材料的研究,给新一代电力电子器件的发展带来了希望。碳化硅栅极可关断晶闸管（SiC GTO）是一种理想的开关,具有出色的电流处理能力、极高的阻断电压、功耗低和快速关断等优点,适用于高压大电流的脉冲功率领域的应用。同时,高压SiC GTO器件的应用减少了硅基器件串联数目、系统体积,并降低了成本,使之在高压大功率的斩波器、逆变器及开关电路中得到发展。本文基于半导体二维数值分析软件Synopsys Sentaurus TCAD,设计了一款超高压、高脉冲电流的SiC GTO功率器件。首先,研究了SiC材料特性、分析了SiC GTO器件物理性能并建立器件仿真模型。接下来优化了器件结构参数,并折衷考虑了阻断电压、导通压降和开启时间对器件电学性能的影响,获得了器件P+阳极、N-base层、P-drift层、P-buffer层和N-buffer层的优化尺寸参数。器件元胞击穿电压为13.4kV,正向开启压降为4.4V@1000A·cm-2,比导通电阻为1.5mΩ?cm2。同时,本文研究了SiC材料载流子寿命和温度对超高压SiC GTO器件电学特性的影响。研究表明:当载流子寿命从1μs增大到7μs,器件正向导通电压(@1000A·cm-2)下降了0.8V;温度升高,器件开启时间减少,关断时间增加;常温下载流子寿命为2.5μs时器件开启时间为95ns。随后,利用双脉冲电路研究了器件脉冲特性,寿命1μs时得到35kA/cm2脉冲电流。其次,为缓解SiC GTO器件元胞边界处的电场集中效应,本文采用缓变间距场限环终端结构,通过优化终端结构参数得到器件击穿电压为12.4kV,结终端效率92.5%。与传统均匀环间距场限环结终端结构相比,同等耐压能力下缓变间距场限环终端长度减少100μm。最后,本文对超高压、高脉冲电流SiC GTO器件制备工艺技术进行了研究。根据国内SiC器件制备工艺条件和设计规则,设计了条形和方形两种不同元胞结构的SiC GTO版图,以便后期进行流片实验对比。本文通过半导体器件数值仿真的方式设计了一款10kV、35kA/cm2的SiC GTO功率器件,获得了器件元胞和终端结构参数对其电学特性的影响,为国内高压SiC GTO器件的研制提供了前期设计指导。