由于突出的材料特性和器件结构优势以及相对成熟的器件制备工艺,Si C MESFET在微波功率应用中具有很大的竞争优势,被认为是高温、高压、高辐射等严苛环境条件下的理想微波功率器件,成为最近几年半导体器件领域的研究热点。尽管Si C MESFET具有很好的直流特性和频率特性,然而,想要进一步提高器件的性能受到了器件本身功率--频率制约的限制。击穿电压和输出漏电流很难实现同时增大,同时,对功率密度的提高常常带来频率特性的恶化。为了突破器件功率--频率的限制,全面提高器件的直流性能和频率特性,本文首次提出了一种具有阶梯型源场板的双凹栅4H-SiC MESFET。双凹栅结构由低栅和高栅两个部分构成,高栅部分使4H-SiC MESFET的沟道厚度更厚,保证器件能够输出很大的饱和漏电流,低栅部分确保了栅极对沟道的有效控制。同时,双凹栅结构的有效栅长很短,减小了载流子的渡越时间,提高了器件的频率响应。通过设置与源极电学接触的场板后,场板在其下方的沟道表面形成一层耗尽层,进而扩展了沟道表面等势线的分布区域,调制了沟道电场,使电场分布更加均匀,增大了器件的击穿电压,同时,这个耗尽层还使4H-SiC MESFET的栅漏电容大幅减小。文中还对阶梯型源场板结构进行了优化,得到了最优的尺寸参数。最终得到的结果是,具有阶梯型源场板的双凹栅4H-SiC MESFET的击穿电压从传统双凹栅结构的50V提高到199V,提高了298%,同时保持几乎相同的输出漏电流。阶梯型源场板结构的最大输出功率密度为9.25W/mm,比传统双凹栅4H-SiC MESFET的1.86W/mm提高了近4倍。最后,器件的最大可用增益也得到了显著的提高。