近年来,IGBT和MOSFET等功率半导体器件已经广泛应用到许多工业领域,特别是在风力发电、汽车和航空航天等要求高可靠性的领域。因此可靠性问题成为人们日益关注的焦点,特别是新颖的宽带隙（WBG）器件的应用,例如碳化硅（Si C）功率MOSFET等高电子迁移率晶体管。它们能显著提高功率密度和转换效率,但是由于生产工艺的不足,特别是栅极氧化层的不稳定性,以及高频的应用环境使得Si C MOSFET的可靠性受到挑战,良好的热管理和快速的短路保护能够显著提高Si C MOSFET的可靠性。因此本文从在线结温提取和短路保护两方面对大功率Si C MOSFET模块进行研究。本文首先理论分析了Si C MOSFET的工作原理以及开关瞬态过程,并对电气参数建立了数学模型,从模型中发现了结温与漏极电流变化率以及栅极电荷与漏极电流的一一对应关系。随后介绍了双脉冲实验原理,并搭建了双脉冲实验平台,通过实验证实了d I_DS/dt随着结温的升高而增加,接着又实验分析了其他参数对d I_DS/dt的影响,发现了在小的驱动电压V_GG和大的栅极电阻R_G-ext下可以提高d I_DS/dt的温度敏感度。最后设计一种基于PCB线圈的Si C MOSFET在线结温提取电路,实验结果表明了方法是可行的,其分辨率为4m V/℃。已有许多工作对Si C MOSFET的短路机理进行了研究,但对大功率Si C MOSFET模块短路和过流保护的设计还较少,大部分还是沿用IGBT的短路保护电路。针对短路保护的研究,首先分析了Si C MOSFET在硬短路故障HSF、负载故障FUL和过流故障OCF状态下不同的栅极电荷变化,并结合智能驱动设计了一种基于栅极电荷的短路保护电路,接着详细介绍了电路的硬件和短路检测流程,实验分析了其他因素对栅极电荷的干扰,发现栅极电荷几乎不随母线电压变化,但随着结温的增加而增加。最后对三种短路故障进行了实验验证,结果表明该保护方法能够在2μs内安全的关闭器件,且关闭电压尖峰很低。本论文有图54幅,表2个,参考文献88篇。