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目前能源供不应求，“开源”和“节流”是两条最根本的解决途径。利用功率半导体器件提高系统的效率，降低能耗，属于“节流”的范畴，而发展电力电子的首要意义在于节约电能。功率肖特基二极管是最基本的半导体器件之一，其导通压降、反向耐压以及结电容等是几项主要的性能指标。为了获取高压、低损耗功率肖特基二极管，将从两个方向研究功率肖特基二极管(SD)：一是沿用成熟的硅基器件工艺，通过新理论、新结构来改善高压功率肖特基二极管中的导通损耗与开关功率间的矛盾关系；二是采用宽禁带半导体材料如碳化硅研制的功率肖特基二极管。本文在充分了解功率肖特基二极管系统需求和发展现状以及半导体材料特性，深入研究了肖特基势垒二极管(SBD)和结势垒控制肖特基二极管(JBS)的工作原理、模拟特性，目的在于设计得到高性能、低功耗、低成本、高可靠性的Si SBD和4H-SiC JBS。本文利用Silvaco TCAD工具得到双外延层结构和P-well对功率肖特基二极管的影响。双外延层可降低器件的导通电阻而P-well可以优化器件电场分布。首先，通过理论计算设计耐压45V和100V硅基肖特基势垒二极管，利用双外延结构降低SBD的静态损耗及动态损耗，减小元胞面积。提出了两种新结终端结构：(1)POP，在P+区下方形成P-well，且P-well宽度比P+区窄；(2)PIP，P-well包围P+区。这两种结终端结构有效提高了硅基SBD的抗静电能力。然后，提出了两种新结构4H-SiC JBS：(1)POP-JBS，在P+区下方形成P-well，且P-well宽度比P+区窄；(2)PIP-JBS，P-well包围P+区。这两种4H-SiC JBS有效提高了击穿电压及抗静电能力。通过理论计算设计、仿真、优化，得到耐压1.6kV4H-SiC PIP-JBS和耐压1.9kV4H-SiC POP-JBS。此外，提出了POP-SBD、PIP-SBD、POP-JBS和PIP-JBS四种器件可行性工艺流程和版图。最后进行总结，分析了论文在功率肖特基二极管研究中的成果，并探讨了该类功率器件的发展方向。