目前,新型半导体器件及电子产品在电力电子、航天航空、新能源汽车等领域起着不可替代的作用。然而,伴随着电子器件朝着集成化、小型化和模块化方向发展,其功率密度越来越大,散热环境也越来越复杂,其热可靠性问题日益凸显,由此带来的器件性能退化和使用寿命影响成为制约其进一步发展不可忽视的重要因素。器件核心区域的结温和热阻测量是热可靠性保障的关键技术手段,也是评价电子器件散热性能的关键指标。电子系统中核心器件结温,除了与自身结构有关,器件、组件、模块、散热器等散热路径上各环节及界面热阻都会最终推高其温度。此外,在密闭的器件封装和模组集成的系统应用状态下,很难用常规测试手段实现精确的无损检测。基于电学温敏参数法的瞬态温升测量技术是测量电子器件结温和热阻的有效手段之一,具有无损、快捷和高效率等优点。但是随着器件的复杂度越来越高,电学法的应用也面临着诸多挑战。本文以多种电子器件与模块的温升和热阻为研究对象,针对电学法各种特殊场景和复杂结构的应用困境,突破其理论局限,开拓新的测量方法,探索其在各种复杂条件下的应用方式。论文主要完成了以下几个方面的工作:一、针对原有结构函数法在处理“厚夹薄”结构的技术局限,提出了一种高精度热阻提取算法。当某一高热阻、低热容的薄层材料位于多层较厚的材料之间时,传统结构函数法由于其处理手段的限制,无法提取该层材料的热时间常数谱。针对这一问题,本文提出了一种逐层推移的“厚夹薄”热时间常数提取方法,通过模拟构造散热路径上前一层材料的热时间常数谱,并在foster模型中将该层材料消除,以避免对后层材料的时间常数计算产生影响。通过多次迭代计算以保证消除的准确性,实现了对薄层材料的热时间常数及热阻的提取,克服了传统方法的局限性。并将该方法应用于北京卫星制造厂的星载部件钎焊质量测量,以测试评估其散热性能。二、以一种典型的异形散热结构——螺旋线行波管为例,研究了基于外部热源的热阻测量方法。根据行波管的结构特点和无有效温敏参数的问题,设计了专用热源芯片和测试探头,将其置于被测器件的热源处,模拟器件的真实发热情况,使热量经过器件的散热路径扩散到环境中,定量测量了散热结构的热阻。通过该方法对行波管慢波结构和收集极这两个主要发热部件的散热性能进行了测试与考核,仪器化的测试设备在中电集团第12研究所得到应用,为异形结构的散热性能测量提供了研究技术手段。三、研发了针对μLED微小电流工作模式的热阻测试系统。通过解决纳安级测试电流产生、微小电流下高速开关切换及高精度电压采集等技术难题,搭建了针对μLED的结温和热阻测试系统。通过该系统对不同尺寸和衬底材料的μLED样品进行了测量研究,并通过红外热成像方法验证了结果的准确性。该测试系统填补了电学法在μLED器件热阻测量技术的空缺。四、研究了脉冲工作条件下功率器件的热性能评价方法。针对功率器件在脉冲条件下工作的特点,对连续脉冲下器件瞬态热性能的评价指标——脉冲热阻的测量与计算方法进行了深入研究,实现了基于热时间常数谱的脉冲热阻计算。并且通过模型仿真、连续脉冲下器件热阻的电学温敏参数测量及红外热成像等多种方法进行了结果对比和验证。本文深入研究、探索了电学温敏参数法在多类电子器件的应用,完善了瞬态温升测量技术,扩展了其应用边界,并且研究成果已经形成了可产业化的测试仪器,可直接应用于相应器件、材料及散热结构的结温和热阻分析,对器件热设计、可靠性分析等领域提供支持,对电子器件检测设备的国产化进程作出了一定的贡献。