随着汽车工业轻量化、节能化和环保化的发展方向,新能源汽车已成为未来发展的趋势,这对汽车电力驱动系统提出了更高的要求。新一代压电半导体材料GaN、ZnO等由于具有高禁带宽度、高击穿电场、高迁移率,正越来越受汽车厂商的关注。但压电半导体材料力学、机械、物理等性能的研究相对较少,使得压电半导体电子器件可靠性设计上缺乏足够的理论指导。本文采用数值模拟的方法研究压电半导体结构的力学、机械和物理性能。主要工作如下:1)以压电半导体的本构关系、控制方程和边界条件为理论依据,通过对压电半导体基本方程的线性化处理,提出“压电—导体”迭代方法。针对工程上比较关心的可靠性问题,运用该迭代方法分析压电半导体的I型裂纹平面问题,给出各种载荷对强度因子的影响规律。2)从压电半导体严格的基本方程出发,对非线性压电半导体进行结构分析。首先,考虑半导体中载流子复合—产生过程的非线性控制方程,对比不同复合—产生机制的影响;其次,根据本构方程的非线性,通过与线性化处理的控制方程进行对比,以平面断裂为例分析线性化处理带来的差异;最后,针对欧姆接触和肖特基接触两种不同的边界条件,对比分析不同边界条件对求解结果的影响。3)针对典型结构pn结的界面问题,研究内建电势的形成过程;通过对pn结界面裂纹分析,研究压电半导体pn结界面裂纹尖端各物理量的分布规律,以及内建电势对强度因子的影响。