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功率MOSFET是应用最为广泛的功率半导体器件,因为价格低廉,技术成熟,开关速度快,驱动简单等诸多优点使它被广泛的应用在便携的电子设备、汽车电子、工业控制以及照明等领域。随着半导体工艺技术的发展,功率MOSFET晶胞的集成度日益增大,对导通电阻,开关损耗等的研究也进一步促进了功率MOSFET的蓬勃发展。本文在前人研究的基础上,设计了一款击穿电压为20V的低压沟槽型功率MOSFET。通过使用工艺模拟软件Sentaurus,本文对晶胞宽度,沟槽深度与宽度,P-body体区的浓度,N-epi的厚度和栅氧化层的厚度5种设计时的重要参数做出详细讨论,讨论中指出了他们分别对功率MOSFET的4种主要电性能参数：击穿电压、阈值电压、导通电阻和寄生电容的影响。通过分析影响功率MOSFET电性能参数的工艺参数的数量以及数值的大小,本文分析出了沟槽型功率MOSFET的设计流程。最后设计的MOSFET的连续漏极电流为6A,导通电阻18mQ,不管是导通电阻还是寄生电容指标都优于市场上某些同类型产品。此外,针对功率MOSFET常用的两种版图结构：条形晶胞和正方形晶胞,本文通过量化的方法,从导通电阻和寄生电容两个角度对他们进行了对比,指出了各自的优缺点,即条形晶胞的导通电阻和Cds电容比正方形晶胞大、Cgs和Cgd电容小于正方形晶胞。这为版图的设计与选择提供了方法。栅电荷是衡量功率MOSFET开关性能的重要参数,采用在栅极输入电流阶跃信号的方法来测量。本文提出一种新型栅电荷测试电路,该测试电路使控制信号从MOSFET的源极输入,消除了控制信号对栅极输入电流的影响。由于输入电流太小不能直接测量,测试时采用测量电压阶跃信号的方法来衡量电流阶跃信号的性能。与以往的测试电路对比表明,该电路可使MOSFET栅极输入电流更接近于理想的电流阶跃信号,该信号上升时间小于100ns,且上升后稳定,提高了栅电荷测量的准确度。最后,本文建立了一个精确而又简单的栅电荷模型。该模型只需要从MOSFET的datasheet中提取部分参数即可建立。模型中考虑到了电容的非线性模型和跨导gFs,这使得平坦区的电压波形更准确。基于此模型可以准确预测栅电荷测试中的Vgs电压波形,Qg的误差在5%左右。通过准确的建模,可以为栅极驱动电路预测功率MOSFET的输入等效电容。