在过去的60年中，硅(Silicon，Si)材料发展至今已十分成熟，其硅基半导体器件的性能也已达到材料本身的极限。碳化硅(Silicon Carbide，SiC)作为第三代宽禁带半导体材料，具有比硅材料更加优越的材料特性。在众多基于SiC材料的功率器件中，碳化硅门极可关断晶闸管(Gate Turn-off Thyristor，GTO)具有导通压降低、导通损耗小的特点，同时GTO的电流处理能力也明显高于其他功率器件，因此SiCGTO是高压大电流变换领域和脉冲开关领域的首选功率器件，这些应用领域对SiCGTO功率器件的电压等级和功耗都有着更高的要求。高效的结终端技术和低开关损耗是实现SiCGTO高效应用所面临的挑战，国内研制的SiCGTO电压等级偏低，且GTO存在电流拖尾现象，不利于器件的应用。针对以上问题，本文开展了对高压SiCGTO的设计与研制工作，旨在制作出耐高压的SiCGTO器件，并进一步提高SiCGTO的开关频率，降低SiCGTO功率损耗。
　　首先，本文基于SentaurusTCAD仿真平台优化了SiCGTO的元胞结构参数与终端结构参数。元胞设计方面，本文建立了SiCGTO的器件模型，并详细讨论了载流子寿命、各区掺杂浓度和宽度等参数对SiCGTO性能的影响，优化结果为：正向导通压降为3.25V@100A/cm2，开通过程中电流上升时间为16ns，最大的di/dt达到了1.25kA/μs，关断过程中电压上升时间为150ns，最大的dv/dt达到了3.2kV/μs。终端设计方面，设计了一种GA-JTE(Guard Ring Assisted Junction Termination Extension)终端，最高耐压可达13kV，并详细分析了不同掺杂浓度、表面电荷等参数对终端耐压的影响。
　　其次，本文基于SiCGTO的优化设计结果，对SiCGTO工艺条件进行探索分析，提出了一种适用于高压SiCGTO器件的工艺流程并设计了一套版图优化设计方案，并采用设计的版图进行了SiCGTO的流片，对研制的SiCGTO进行了测试分析。同时，本文对比了测试与仿真结果，并通过后续的分析与测试，找出了此次流片存在的问题，为后续SiCGTO的优化设计与研制留下了宝贵的经验。
　　最后，为进一步提高SiCGTO的开关频率，降低开关损耗，本文对SiCGTO元胞结构进一步优化，提出了一种SiCCS-GTO结构。根据优化结果来看，与SiCGTO相比，SiCCS-GTO的开关时间减少了21.5%，开关损耗降低了37.4%，大大改善了SiCGTO存在的关断时间长，开关损耗大的问题，因此所提出的SiCCS-GTO结构在高频大功率等场合中更具有应用前景。同时，SiCCS-GTO的开关损耗更低，电流处理能力更强，因此该结构可以工作在大电流高温场合中。