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GaN工艺HEMT器件具有高的效率和功率密度、以及高线性等特点，在毫米波收发系统中有广泛应用。器件模型是工艺、器件与电路设计之间的桥梁，GaN HEMT器件大信号模型和建模技术长期处于匮乏状态，难以满足实际应用需求。 论文对GaN HEMT器件大信号模型及模型参数提取方法进行研究。从器件行为分析的角度，着重就小信号模型拓扑结构和解析提取算法进行了推导，该工作作为大信号模型参数提取的基础。对大信号模型的提取，采用Angelov GaN模型，建立了商用GaN工艺线GaN HEMT器件大信号模型，总结出了该模型的参数提取流程。 基于Angelov GaN模型，本文采用两个Angelov GaN模型并联的模式，建立了一套InP HEMT大信号模型，该方法解决了InP HEMT器件强的Kink效应下、传统Ⅲ-Ⅴ HEMT/FET模型无法表征的问题。 论文的主要研究工作如下： 1)对GaN HEMT的器件结构和工作机理进行了研究，对商用GaN工艺线HEMT器件行为进行了分析，为建立GaN HEMT模型建立了数据基础。 2)建立GaN HEMT的小信号模型等效电路模型，推导了模型参数提取的解析提取方法，根据测试得到的晶体管小信号特性提取模型参数。在0.1-20.1GHz频率范围内，模型仿真和测量所得S参数有很好吻合。 3)在对Curtice、Statz、Angelov、EEFET/EEHEMT等模型讨论基础上，采用Angelov GaN对目标器件进行建模。详细分析了Angelov_GaN模型的沟道直流公式和非线性电容公式，并进行了参数提取，模型仿真所得大信号特性和测试结果有很好吻合。 4)针对InP HEMT器件强的Kink效应，研究出改进Angelov模型用于InP HEMT器件建模的方法，采用国内某工艺线生产的InP HEMT器件进行建模验证，直流和偏压相关S参数仿真和测试结果有很好吻合，验证了建立模型的有效性。