SiC材料是一种宽禁带半导体材料,在很多方面具有优良特性,近些年在制备辐射探测器方面开展的研究也越来越多。本文基于厚灵敏区辐射探测器的工作原理,结合PIN及LGAD器件结构特性,设计了GaN/SiC PIN结构探测器及GaN/SiC LGAD结构探测器,并对探测器的电学和响应时间特性进行仿真研究。通过使用Silvaco-TCAD软件,选用合适的物理模型及计算方法,提取出探测器的I-V曲线、C-V曲线、电场分布、非平衡载流子产生速率分布和响应时间特性。面向穿透性较强的辐射源,设计了基于280μm厚SiC灵敏区的GaN/SiC PIN型器件结构。受仿真条件的限制,本文采用光激发替代辐射激发。利用P-GaN/I-SiC/N-SiC和N-GaN/I-SiC/P-SiC两种器件结构,分别考察以电子信号和空穴信号为主的探测器的电学和响应时间特性。在-800V全耗尽偏压下,空穴信号型器件响应时间为3.12277×10-6s,电子信号型器件响应时间为1.54709×10-8s,电子作为传输信号时,器件响应时间更短,响应速度更快。根据目前碳化硅材料耐压性水平,对响应速度更快的电子信号型器件在更高偏压下的性能进行了提取。器件响应时间随偏压增大呈现减小趋势,-10k V偏压下,器件响应时间为1.550485×10-9s。对电子信号型器件在低电压下进行结构优化,在P+层与I层中间添加了一个掺杂浓度小于N++层的1μm厚N+层,器件在-800V下响应时间为9.29219×10-9s,相比于未优化结构降低了一个数量级左右。进一步设计了GaN/SiC LGAD结构电子信号型探测器,探测器进行了结构设计与研究,在N++层与I层间添加了宽度为100μm,厚度为20μm,掺杂为5×1012/cm3的P+型倍增层结构,并在其两侧添加了掺杂浓度为5×1014/cm3的JTE结构,用于提高器件耐压性,从而可以在更大电压下研究器件响应时间及电学特性。选取800V,5k V,10k V三个反向电压,对器件的电场分布进行提取和分析。偏压增大,器件内部电场强度整体升高,器件响应时间随之变快。-5k V时,器件响应时间为1.649389×10-9s;-10k V时,器件响应时间为1.344394×10-9s。相同条件下相比于PIN结构,响应时间减小,响应速度变快,分析此种情况可能是由于JTE结构提高了LGAD结构的耐压性,使得电场强度较高区域向N++层中扩展但不击穿,因此减小了电子向远端电极运动过程中,渡越N++层低电场区的时间。