可靠性分析技术是20世纪50年代发展起来的一门综合性技术,到了20世纪70年代已经步入成熟的阶段。如今,伴随IT时代的到来,微电子器件的复杂程度不断增加,使用环境日益严酷,及其在电力系统中的地位不可替代的原因,微电子器件的可靠性分析越来越受到人们的重视。对于高压直流送电、高速列车和电动汽车、相控阵雷达、半导体激光器等等电力系统中的功率半导体器件来说他们,在耗散功率时,结温分布一般是不均匀的。器件发热均匀性和温度分布的均匀性、以及芯片峰值结温TP的高低是衡量器件热电性能优劣的重要因素,是影响其稳定性、可靠性乃至寿命的根本要素,对整机的性能以及系统的寿命都有不可忽视甚至决定性的影响,因此功率半导体器件温度的可靠性分析,对于国民经济的发展,及其在航空、军事等很多领域的重要性越来越不可动摇。当前,测量微电子器件温度分布最准确的方法是红外热像法,但这种方法的缺点明显：一、红外热像仪价格昂贵；二、该方法一般应用于半成品器件的可靠性分析,对于暗箱式封装成品器件的测量则需要解剖后再拍摄红外热像图,因此这种测量是破坏性的,甚至有的是破坏了也不能测量；三、使用红外热像法获得的器件的热像图来进行可靠性分析没能专门针对于器件的有源区作出相应的定性和定量的分析。所以红外热像法不能用作常规测量。电学方法既可以测量成品器件,又可以测量半成品器件,其对器件的测量是非破坏性,无损伤的,因而被广泛采用为技术标准方法,国际电工委员会IEC标准里采用的测量晶体管温度的电学方法,简称为标准电学方法(StandardElectrical Method),标准电学方法的可操作性好,方便易行,比较和判断被测器件的差异非常简单,只要比较热阻值的大小就可以了,所以至今流行于世。但是,标准电学方法的缺点也是是显而易见的：抹煞和掩盖了结温分布的不均匀性,有时容易出现误判和漏判的情况。本文研究的核心内容—晶体管热谱分析方法是一种使用纯电学方式探测芯片温度分布的方法,它继承了电学方法测量温度的优势,对器件的测量是非破坏性、无损伤的,既可以测量半成品也可以测量成品器件；同时它又具备了红外热像法的关键优点,可以获取器件的峰值结温、温度分布的不均匀性和不均匀度信息。热谱分析方法,通过测量器件有源区的相关参数,结合相对应的数理模型计算出器件的温度分布,给出结温值和有效面积,可以很好的反映器件的有源区温度分布情况。该方法有望解决几十年来一直困扰世界的科学难题,使得纯电学方法探测器件温度分布成为可能,对微电子器件温度可靠性分析具有十分重大的意义和价值。第一章绪论,指明了红外热像法和标准电学方法用来进行微电子器件可靠性分析的不足,详细说明国际电工委(IEC)发布的世界各国普遍采用的标准电学方法自身存在且无法克服的问题。介绍了纯电学方法探测微电子器件温度以及温度分布均匀性的研究背景和当前研究的现状以及晶体管热谱分析方法取得的进展。第二章“PN结器件V-I-T本底数据的测量与拟合校验”,创新了本底数据的测量方法；使用肖克来修正函数拟合本底数据使本底数据有了质的飞跃；同时发现,单对数坐标系里(?)V/(?)ln I随电流的增大而增大的规律,此规律是PN结I-V特性的真实反映。第三章“PN结小电流攀峰效应”,本章中突破原有的研究水平,采用新的实验样品,用纯粹的实验手段再次证明小电流过趋热效应是确实存在的科学规律；同时,对小电流过趋热效应有了更加深入的认识,并且明确给出小电流攀峰效应的定义；小电流攀峰效应可以解释“TS因Im的不同而不同,小电流测算出的结温高,大电流测算出的结温低”的现象；小电流攀峰效应对半导体器件可靠性分析具有重要的作用和意义。第四章“基于子管并联模型的热谱分析”本文创新性的根据子管并联模型,把PN结器件加载工作时结温分布不均匀的客观情况用模型的方式加以重现,并用热谱分析方法对温度分布不均匀情况下的I-V数据进行热谱分析；比较热谱分析的结果、标准电学方法分析结果及Pt100测量结果,检验了热谱分析软件,同时指出热谱分析方法分析得到结温及有效面积AE的科学性和实用性。第五章对整个研究生阶段的科研工作和成绩进行了总结,展望了热谱分析方的前景和未来发展趋势,并对以后研发工作提出了几点内容要求。