伴随着人工智能和现代工业的飞速崛起,半导体行业得以长足发展。根据摩尔定律及行业趋势,功率半导体分立器件及集成模块向着小尺寸、高集成和强耐压的方向不断发展,单位面积内器件承受更大功耗和温升,以GaN、SiC材料为代表的第三代半导体材料受到了越来越广泛地关注。相比于第一、二代半导体材料,GaN材料具有更宽的禁带宽度,相应的本征激发温度更高,在抵抗高温和高压方面拥有天然的优势,GaN基HEMT器件在射频、抗高温及耐高压等方面的出色特性保证了其广阔的发展前景。然而,在高频开关过程中引入的动态功率损耗和大电流、强电压条件下的大功率工况引发HEMT器件内部结温上升,导致电学性能退化和热失效率增加等问题,制约了器件的长期使用可靠性。温度是衡量器件使用可靠性的重要指标,实时监控器件结温变化情况能够为工程技术人员提供客观判据,并可以预防由于结温过高导致的烧毁问题,对保护器件和电路的长期可靠工作具有重要的帮助。对此,本文从以下几个方面进行了相关研究工作:一、以电学测温方法为基础,根据HEMT器件栅极反偏漏电流的温度特性,提出一种以栅极反偏漏电流为温敏参数的结温测试方法。文章对反偏电流的组分进行了理论分析,通过物理建模解释了该参数的温度特性并结合实验证明了影响参数的相关因素。二、针对HEMT器件具体工作过程,提出一种工程上适用的优化温敏参数测试并提高参数温敏特性的方法;在此基础上对高温情况下反偏电流的温度特性变化进行了理论研究,对“断崖”现象进行了理论解释,结合实验结果提出一种工程上高速有效的预防结温过高导致热损伤的方法。三、分析了HEMT器件中二维电子气的输运过程和影响因素(各类散射),根据器件固有属性(输出特性)进行理论推导,利用器件源极和漏极间参数的温度特性研究了另一种可工程应用的温敏参数组。四、研究了器件源漏电流电压温度特性的受控因素和改变条件,通过实测不同条件下的校温曲线证明了栅极电压对源漏间参数温度特性的影响。针对HEMT器件不同实际应用条件,提出对应的预防高温损伤判定方法。总结研究成果,根据理论模型和实验结论提出工程上更灵活的温敏参数选取标准,推广所研究参数的应用范围。