在高温以及微波大功率等领域的应用之中,AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMTs)具有非常广阔的发展前景,在过去几十年中引起了广泛关注。而这主要是基于GaN材料宽禁带、高击穿场强以及高饱和电子漂移速度等诸多优良的特性。虽然AlGaN/GaN HEMTs在今后具备非常大的潜力,器件的可靠性问题仍然是限制其发展的瓶颈之一。在高温领域的应用之中,AlGaN/GaN HEMTs器件显著的自热效应会使器件结温升高,材料各个参数退化,从而对器件的电学特性以及可靠性产生非常严重的影响。基于上述的研究背景,本文主要从器件结温的测试建模以及工作在高温条件下的可靠性问题进行了研究。通过Silvaco软件对单栅AlGaN/GaN HEMTs器件进行二维电热耦合模型的建立,在仿真中加入晶格热传导方程以及热产生模型,从而得到栅下方焦耳热功率密度分布。以此作为热源利用ANSYS软件对稳态热传导方程进行求解,建立了器件的三维有限元模型,最终得到器件正常工作下的温度分布以及结温随耗散功率的变化关系。在此基础上,还讨论了随温度变化的热导率对仿真结果的影响,同时对于边界条件的设置也进行阐明。本文对目前存在的各类结温测试技术进行了研究,这些方法大致可分为电学方法、光学方法以及物理接触法三类,它们在温度精度、空间分辨率等方面都存在着各自的优势和不足。文章采用了两种电学方法对AlGaN/GaN HEMTs器件的结温进行测试,这两种方法都是基于器件的饱和漏电流而提出的,最终对测试结果进行了详细分析,并与仿真结果相比较,证实了两种电学方法的准确性。本文还对器件的欧姆接触、肖特接触以及直流特性所受到温度变化的影响进行了系统的研究,并分析了导致特性退化的可能机制。对欧姆接触的研究表明其具有良好的热稳定性。而随着温度的升高,器件的最大饱和漏电流、最大跨导都有不同程度的退化,阈值电压也有所漂移,这主要是由于沟道中二维电子气的迁移率以及面密度在高温条件下有所下降。最后,文章重点对器件肖特基接触的正向特性进行了变温测试,并通过数值拟合的方法总结了其内在的电流输运机理。分析结果表明,隧穿在室温下起主导作用,而热电子发射机制的作用随着温度的升高而更加显著。