碳化硅(Si C)材料凭借其优越的性能,成为极具潜力的第III代半导体材料,在航空航天、控制系统、通讯等领域有广阔的应用前景。不同于只能工作在200℃以下结温的传统Si基器件,Si C器件的稳定性高,可靠工作的温度范围跨度大,在极端工作温度下有着出色的表现。然而在实际应用中碳化硅器件及其电路会因为本身散热问题出现严重的退化。因此,研究SiC器件的温度可靠性及其失效机制对分析和改善其高温性能具有重要的参考价值。本文主要从理论方面对4H-SiC PiN二极管的高温特性、自热效应以及封装热阻等方面进行了建模分析。本文主要利用SENTAURUS-TCAD器件仿真工具对4H-SiC Pi N功率二极管进行热力学模型的研究和构建,着重对于不同温度下二极管正向直流特性进行了仿真分析,模拟了电流密度对器件晶格温度梯度分布的影响作用,以及不同水平电流密度下不同温度对二极管正向直流特性的影响。结果表明,当二极管导通后,其截面产生较大的热通量促使器件内部晶格产生温度梯度分布,积累的热量迅速提升了器件的结温,环境温度越高,器件内外温度梯度越小,热耗散越不容易进行而导致电流加剧退化甚至热失控。接着扩展讨论不同类型的SiC器件的热失控问题,这对以后深入研究SiC器件可靠性以及应用具有极大的参考价值。基于有限元分析法利用ANSYS14.0热分析工具研究了不同因素对器件封装热阻的影响。采用TO(Transistor Out-line)系列封装为代表的塑封插装型,通过有限元分析方法建立了4H-SiC PiN功率二极管热分析模型,研究了环境温度和耗散功率对器件峰值结温的影响,仿真分析了增加器件面积、减小器件和粘结层厚度可以有效地降低器件封装热阻,有助于器件热量耗散,从而达到在同等的热要求下允许器件功率密度更高、散热效率更好的最终目的,从而提高了其工作的热可靠性。