超势垒整流器（SBR:Super Barrier Rectifier）利用 MOS（Metal-Oxide-Semi conductor）结构形成的可调节的电子势垒来实现器件的开合,其开关速度和正向压降可以媲美肖特基整流器,又因为摒除了信赖性较差的肖特基接触而提高了反向漏电流和击穿电压等方面的表现,满足了高频电力电子电路中对兼具高反向击穿电压、小反向漏电流、低正向压降、高开关速度的器件设计要求。相比于平面栅极结构,沟槽栅极超势垒整流器（TSBR:Trench SBR）借助沟槽结构消除了JFET（Junction Field Effect Transistor）区域内阻,而且元胞节距可以制造得更小,因此能够获得更低的正向导通压降。然而,目前国内外已经发表的专利与论文主要聚焦于低耐压SBR类器件的特性分析与结构优化,以及衍生出的相关新型结构。但涉及到理论探索,以及高耐压TSBR器件的相关研究,尚未见有深入的报道。本论文通过建立沟道输运模型来说明SBR的正向工作原理,并利用该模型推导出超势垒沟道的电流-电压公式。结合现有的RESURF（REduced SURface Field）耐压模型来求解漂移区中关键点的电场场强,利用计算结果解释电荷耦合效应对于提高TSBR反向承压能力起到的关键作用。根据现有的硅基器件制造工艺,并应用器件仿真软件Sentaurus TCAD设计出合理的二维仿真结构,结合准静态仿真和瞬态仿真来研究关键结构参数对器件相关性能参数（如正向导通压降、反向漏电流、反向承压以及反向恢复时间）的影响,进行相关的结构优化工作。同时,提出了两种新型的高耐压TSBR结构,更好地实现了导通特性与击穿电压之间的有效折衷。主要创新工作包括:首先对SBR的正向导通特性进行了深入分析,推导出了沟道电流-电压公式,并结合模拟结果对理论公式的准确性进行验证,归纳了重要结构参数对沟道内阻的影响。其次,通过比较沟槽场板结构模型与二维解析模型,阐明电荷耦合作用对TSBR反向承压的影响机理,并结合模拟结果对相关理论公式进行了修正。然后,结合器件仿真结果,重点分析了超势垒高度、沟道密度以及二维电荷耦合强度对器件相关性能参数的影响,讨论了相关结构参数的优化思路并给出了优化推荐值。最后,针对高压应用,提出了两种新型的SO-TSBR（Stepped Oxide TSBR）结构,该结构台阶状的沟槽氧化层在降低沟道内阻的同时,也确保了足够反向承压能力。相比传统结构的高耐压TSBR,SO-TSBR的正向导通压降下降了约26.6%,而漏电流并无明显上升;深槽SO-TSBR的正向导通压降则在SO-TSBR导通压降的基础上继续下降了11%。论文中的器件仿真始终与理论分析相结合,这些仿真数据和分析结果将有助于今后设计应用于高频电力电子电路中的功率SBR类器件。