随着轨道交通、电动汽车、脉冲功率和超高压直流输电等技术的不断进步,电力电子系统对大功率半导体开关器件的需求十分紧迫。依托于第三代宽禁带半导体材料的发展,碳化硅门极可关断晶闸管（SiC GTO）突破了硅基晶闸管在阻断电压、开关速度、工作温度和功率密度等多方面导致的严重系统局限性,能在双向载流子注入和电导调制效应的作用下同时拥有高阻断电压和大导通电流,并在高温条件下以极高的di/dt数千次可靠运行。因此SiC GTO已经成为了逆变器、高功率脉冲军事装备等应用中需求大、应用广的功率开关器件。本文设计了一款10 kV SiC GTO器件,从机理模型、仿真优化、器件设计、特性研究和实验验证五个角度开展工作,主要内容如下:（1）通过分析材料的物理特性和器件的工作原理,基于Silvaco TCAD仿真软件建立了碳化硅材料的物理模型。（2）综合考虑正向阻断特性、正向导通特性以及脉冲开启延迟时间,仿真优化了器件基本结构参数。基于单区结终端扩展技术,提出并优化了一种带有调制环的刻蚀结终端扩展结构,其终端效率为97.4%,在终端效率为85%以上时,JTE注入剂量窗口为6.9e12 cm-2～15.2e12 cm-2。（3）对设计和优化后的器件结构进行仿真,研究了器件的温度特性、开启特性、关断特性和脉冲放电特性。获得了正向导通压降为4.605 V（@1000 A/cm~2）的SiC GTO器件,其元胞阻断电压为14.78 kV,在带有新提出的终端结构时器件的阻断电压为14.4 kV。根据搭建的双脉冲开关仿真电路,器件开启时间为55 ns,关断时间为13.3μs。根据搭建的电容型脉冲放电电路,在脉宽为0.8μs,峰值为7035 A（62.5 k A/cm~2）下,器件开启延迟时间为110 ns,电流上升率di/dt为40 k A/μs,峰值导通压降为75 V。（4）为了增强电导调制效应,提出了一种凹槽型SiC GTO器件,该器件相比于常规型GTO结构的正向电流密度更高,在5 V下的正向电流增益为10%,而且在相同的脉冲放电电路下,相较于常规型GTO器件的峰值正向导通压降减小了20%。（5）为了验证凹槽状阳极的电流增强作用,实验制造了沟槽型SiC PiN器件,芯片面积为5.6×5.6 mm~2,测试得到其正向导通电流为71.5 A@4 V,相比常规型PiN器件结构实现了32.5%@4 V的电流增益。