功率器件的进步是电力电子技术发展的基础,新型功率器件和先进的功率集成电路能够大幅提升电力电子系统的功率密度和可靠性。绝缘栅场控晶闸管(MOS Controlled Thyristor,MCT)作为基本的大功率器件,广泛应用于多种大功率电力电子系统。随着电力电子系统朝着高集成、高功率和高频率的方向发展,对功率器件的电学性能和可靠性提出了新的要求,传统的MCT器件已经不能胜任日益更新的电力电子线路。新的半导体材料和器件制备工艺拓宽了MCT器件结构的设计方向,为改善MCT电学性能和可靠性供了新的机遇。本论文设计并研究了基于肖特基接触的MCT器件结构和性能,具体研究工作如下:(1)探索MCT的结构与性能间的关系,创建了带有场截止层(N FS层)和阴极短路结构的基础MCT仿真模型C-MCT。调整器件内部结构参数,优化了MCT器件的常关特性和导通特性之间的折中关系。模拟了C-MCT器件的阻断特性和导通特性,结合MCT器件的工作原理分析验证了C-MCT模型的正确性,为设计新的MCT结构做好了准备。(2)设计了基于肖特基的MCT器件:结合肖特基势垒理论,在C-MCT器件模型的基础上设计出新的MCT器件S-MCT。通过分析S-MCT的电路结构,获得肖特基势垒对其工作原理的影响。创造性地通过感应电势测试MCT器件内部关断MOS的阈值电压和饱和电流,来表征肖特基势垒对MCT器件中MOS部分的影响。通过仿真计算,对比S-MCT器件和C-MCT器件基本性能的差别,总结肖特基势垒对MCT器件整体性能的影响。(3)研究了S-MCT的动态特性:在Silvcao软件平台中搭建了两个分别带有感性负载和震荡的容性负载S-MCT动态仿真测试电路。分析总结了肖特基接触对器件开通延时、关断延时、功率损耗和最大可关断电流密度的影响。证明了S-MCT能够更快地关断发生电流震荡的电路。验证了肖特基势垒缓解MCT器件关断时的电流集中的作用,通过半导体导电原理以及仿真数据解释其作用机理。