随着5G时代的到来,以硅（Si）和砷化镓（Ga As）材料为代表的第一、二代半导体,已经无法满足当前大功率场景应用的需求,而以氮化镓（GaN）为首的第三代宽禁带半导体逐渐显露出独特的优势。其中,GaN HEMT器件具有高功率密度、高频率特性,是目前最有发展前景的射频功率器件。精确的GaN HEMT器件模型可以大大缩短研发周期、降低成本和提高电路生产的良率。由于GaN HEMT器件具有复杂的自热效应、陷阱效应,使得其大信号特性的精确建模十分困难。本文基于ASM-HEMT模型内核方程,开发改进了GaN HEMT电流和电荷模型,主要研究内容如下:（1）介绍了GaN材料的优势、GaN HEMT器件的物理结构及其工作机理。基于射频在片测试技术,研究了GaN HEMT器件的脉冲测试和负载牵引测试,并给出了一套完整的器件建模的测试方案。（2）推导了原版ASM-HEMT模型的核心表面势方程,从GaN HEMT器件基础物理效应入手,阐述了GaN HEMT器件的建模方法。并在参数拟合实验的基础上,深入剖析了ASM模型用于GaN HEMT器件建模的不足之处。为建立改进的表面势基GaN HEMT大信号模型提供理论支撑。（3）基于某国产0.25μm工艺的GaN HEMT器件测试数据,改进了表面势基GaN HEMT器件大信号模型。该模型通过外接二极管以及重构方程改进栅电流模型,通过加入经验函数改进漏电流以及电容模型,利用脉冲测试法模拟自热效应,采用经验模型模拟陷阱效应。（4）针对电路设计对尺寸缩放模型及高精度器件模型的需求。采用本文提出的表面势基GaN HEMT器件模型建立了国产0.25μm GaN HEMT器件尺寸缩放模型,并从器件级和电路级（C波段10元件功放电路）验证了尺寸缩放模型的小信号特性和功率特性精度。结果表明,本文提出的表面势基GaN HEMT器件模型,具有良好的精度、收敛性以及尺寸可扩展性能。