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近十年来,利用宽禁带半导体(如氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC))实现的集成电路被认为在极端环境(如高温和高辐射)下具有潜在的应用优势。越来越多的研究关注到使用SiC双极集成电路技术来实现耐高温且稳定的电子设备。而高温SiC双极工艺的电路设计面临着器件模型的不完整性和各单元模块之间温度补偿等挑战。为此,本论文工作利用软件仿真,进行4H-SiC高温双极型集成运算放大器的设计工作。建立SiC集成双极型晶体管的电路级模型,对器件在300K-773K温度范围内的电气行为进行仿真,以及分析4H-SiC基的集成运放各个模块的温度依赖性,并基于模块分析完成运算放大器设计。主要研究内容和结果如下:1.建立了适宜于300K-773K宽温度范围、参数连续可变的SiC集成NPN BJT的Pspice模型。在考虑到外基区SiO2/SiC界面态对BJT基极电流的影响后,本论文工作继续对模型的电路级模型进行优化。仿真结果表明,通过和实际测量的BJT的输出特性相比,利用优化的电路级模型仿真的BJT的输出特性误差比原模型的仿真误差减小5%。2.研究了输入级、中间级、输出级、偏置级中各个模块的温度依赖性。仿真结果表明,威尔逊电流镜具有较低的温度依赖性;差分对电路使用达林顿结构可以有效降低温度对输入电流的影响;为开环电路增加负反馈,可以大幅度降低输出失调电压,降低温度依赖性。采用温度不敏感的偏置电路、增加缓冲级、达林顿组态、负反馈等技术都可以有效的提升电路的温度稳定性。3.完成了一款可在300K-773K宽温度范围内稳定工作的集成运算放大器,并进行了性能测量。仿真结果表明,该运放的最大输入偏置电流约15μA,最大输入失调电流约0.15nA。在773K高温下,其开环放大倍数最小值约为81dB,共模抑制比最小值约为126dB(Si基运放的开环放大倍数和共模抑制比设计指标为大于80dB)。利用100:1的负反馈电路,使开环电路的输出最大失调电压从2mV/K下降到1.8μV/K。和室温下理想电路40dB的闭环增益相比,本论文设计的高温集成运放室温最大增益约39.97dB,773K时最大增益仅下降0.06dB。