半导体分立器件作为现代电子系统的核心元件，越来越广泛的被应用到民用以及军用产品中。如嫦娥工程中DC/DC电源变换器、通信接收机等就面临着极端低温和极端高温的使用环境。再考虑到长期在电应力下工作，器件就会产生电学参数漂移失效甚至损坏、击穿，可靠性问题日益突出。本课题选取了VDMOS器件和双极型器件这两种在军用、民用领域均得到广泛使用的典型半导体分立器件作为研究对象，考察其在极端低温条件和高温条件下工作时的可靠性问题。主要的研究工作如下：参考美军标和JEDEC标准制定低温实验方案，搭建实验硬件平台考察了中小功率VDMOS和双极型器件在低温应力和电应力不同组合下的失效模式。结果表明：与常温相比，低温下VDMOS器件Vth上升，BVDSS降低，Ron减小，达到失效标准；gm增大、ton和toff降低引起放大能力和开关性能的改善；但EAS减小且少数器件伴随着Walk Out现象存在。金封和塑封双极型器件低温下普遍存在hFE下降至或失去放大能力损坏。再从器件结构出发分析得出各失效模式与低温下晶格振动减弱、载流子迁移率上升等有关，并尝试给出相关机理分析和理论模型。研究了一种VDMOS器件应用中所产生的阈值电压漂移现象，并对其进行NBTI效应验证。通过整理样品现场故障数据，分析前期温度循环和热回流实验，结合声扫、电镜等手段排除键合丝、封装质量因素的影响，推断该失效为芯片级栅介质电荷缺陷激发。再设计VDMOS器件NBTI实验方案、搭建器件级NBTI实验硬件平台，确定负偏压高温（NBT）应力条件边界后执行实验后进行C-V表征来辅助验证。通过对比二者阈值电压退化情况和C-V数据，最后推断激发电荷成分可能为栅介质固定正电荷和少量界面态。