近年来随着国家综合实力的快速提升,我国在航天领域的投入越来越大。火星探测计划的顺利实施开启了我国深空探测的新篇章。深空探测需要航天器长时间工作在极低温和强辐射环境中,这些环境因素可能引起航天器中电子元器件性能退化,甚至失效。因此,通过相应的地面模拟试验数据,开展航天器中电子元器件的空间效应建模仿真研究,可以实现对所用电子元器件准确高效的可靠性评估。本文以一款国产0.18μm SOI工艺MOSFET器件为研究对象,进行低温和辐照环境下的直流特性测试分析;在BSIMSOI3模型的基础上,分别建立了适用于试验样品的低温模型和总剂量模型。首先,通过低温测试系统对不同尺寸的SOI MOSFET器件进行了常温及低温下的电特性测试。常温测试结果表明,常温条件下器件存在体偏效应,器件的阈值电压会随着体偏压的变化漂移,且体偏效应存在饱和情况。TCAD仿真结果表明,当器件的体偏效应饱和时,器件顶部硅薄膜层恰好完全耗尽,这说明试验样品并非理想的全耗尽SOI器件,存在一定的浮体效应。低温试验表明,SOI MOSFET器件阈值电压的绝对值随温度降低而增加,但从阈值电压随温度变化的曲线观察到两段不同斜率的区域,通过理论推导证明了这种现象是由于随着温度的降低,器件由部分耗尽转为全耗尽造成的。此外,在低温环境下还发现了器件的开关特性变好,漏电流减小以及驱动能力增强。在此基础上,对BSIM3模型中的阈值电压模型、迁移率模型和饱和电流模型进行了修改,得到了77K温度下适用于试验器件的BSIM低温直流模型。经过参数提取和调试,模型的整体误差在4%以内,满足误差小于5%的目标。其次,使用Co-60辐射源对SOI MOSFET器件进行了总剂量辐射试验,最高辐射剂量为1Mrad。对辐照后的样品进行电学特性测试,结果显示器件的阈值电压会随辐照剂量的增加而漂移,在NMOS器件中观察到阈值电压漂移的转向行为,而PMOS器件的阈值电压则持续负向漂移。输出特性方面,NMOS器件的饱和电流变化同样发现了转向行为,而PMOS的饱和电流则随辐照剂量增加持续减小。基于这种特性,对BSIM3模型中的阈值电压模型、迁移率模型和饱和电流模型进行了修改,得到了适用于样品在500krad辐照剂量以下的BSIM总剂量直流模型。经过参数提取和调试,模型的整体误差在4%以内,满足误差小于5%的目标。