基于GaN材料的紫外探测器可以广泛应用于导弹尾焰探测、火灾监测、卫星间通信等领域，在国际上引起了广泛的研究兴趣。本文分析GaN基pin型紫外探测器工作原理，建立GaN材料的基本物理参数模型，通过求解漂移-扩散方程，对GaN基pin光电探测器进行数学建模，利用该模型定量地分析光电流、光谱响应度，以及各层对光电流的贡献比例。其次，优化设计了两种GaN基正入射pin光探测器：同质结光探测器和异质结光探测器。分析结果表明：器件的光谱响应受p型层的影响较大，优化p层是提高器件光谱响应的有效途径。对GaN/AlGaN/GaN异质结光电探测器，随所加负偏压增加，器件的UV/Solar选择比降低；考虑极化效应和偶极子影响时，器件UV/Solar选择比增加，可达三个数量级；插入势垒增强层和InGaN量子阱，器件UV/Solar选择比明显提高。再次，设计了一种GaN基背照式pin日盲探测器，对其结构进行了模拟和分析，i层与p层厚度分别优化到理论最佳值。通过对器件光谱响应的分析，响应度随反偏电压增加而增大，不是因为耗尽层展宽，而是受另外两种因素影响：(1)偏压增加，GaN/AlGaN异质结势垒对电子的阻挡作用降低，同时也导致UV/Solor选择比下降；(2)耗尽区的电场增加，过剩载流子在耗尽区的复合概率减小。该器件在光伏模式下的模拟响应度为0.12A/W，量子效率为55.11%，UV/Solor选择比≥103；器件实测响应度大于0.09A/W，量子效率大于41.6%，实现了真正的日盲区探测。模拟结果与实验结果符合较好，为今后GaN基光探测器的进一步研制奠定了良好的基础。