随着宇航、深空探测以及各种卫星技术的不断发展，愈来愈多的半导体器件和集成电路将工作在苛刻、复杂的辐射环境中。它们的性能不可避免地受到高能粒子的影响而发生退化，给航天器电子系统的可靠性带来重大隐患。高可靠性、长寿命、高稳定性的卫星电子系统则一直是工程师所追求的目标，但是器件和电路的辐射退化，尤其是双极器件和线性集成电路的低剂量率辐射损伤增强严重威胁着太空低剂量率辐射环境中航天器电子系统的稳定性、可靠性和寿命。此外，这也对半导体制造厂商提出了新的挑战。因此，太空低剂量率辐射环境中，双极器件和集成电路的辐射损伤增强受到了国内外航天和半导体制造等领域的广泛关注。目前的研究结果表明，虽然已经建立了许多机理模型，但低剂量率辐射损伤增强效应的物理机制还不是特别清楚，同时低剂量率辐射损伤的实验室加速评估问题也没有得到很好地解决，使目前利用高剂量率预估的双极器件和集成电路低剂量率辐射损伤水平与实际严重不符。因此，低剂量率辐射损伤增强效应的物理机制和加速评估低剂量率辐射损伤方法研究具有重要意义。　　 在前人模型的基础上，本文详尽阐述了辐射过程中存在的主要竞争机制，并创造性地将竞争机制和空间电荷模型结合起来，提出了辐射缺陷竞争模型来解释低剂量率辐射损伤增强效应。这个模型扩展了原有空间电荷模型的使用范围，进一步完善和发展了低剂量率辐射损伤增强效应的物理机制；通过设计一组对比实验，我们证实了辐射感生氧化物陷阱正电荷和界面陷阱通过空间电场的相互作用；从辐射损伤的温变效应上进一步验证了竞争模型的正确性。首次基于国产双极工艺晶体管，系统研究了双极工艺参量如衬底晶向、基区掺杂浓度、发射区面积以及掺杂浓度等对双极晶体管高低剂量率辐射损伤的影响，并根据竞争模型对潜在物理机制进行了解释。最后，在此基础上，我们获得了在工艺上加固国产双极器件和集成电路的有效途径。　　 根据所提出的竞争模型，在国际上首次提出了一种新加速评估方法，即从高温到低温进行变温的辐照方法。该加速评估方法可以很好地模拟不同类型、厂家、产地和批次的商用双极线性运算放大器的低剂量率辐射损伤。采用竞争模型对评估结果进行了解释。同时，该评估方法将实验室加速评估的辐照总剂量范围扩展到1000Gy(Si)，并且第一次把低剂量率辐射损伤的评估时间缩短到15个小时左右，比美军标评估方法更具有优越性。此外，变温辐照方法还可以快速鉴别双极器件和集成电路的剂量率效应。与目前国际上报道的MOS加速退火方法、变剂量率辐照方法和高温辐照方法评估结果比较，变温辐照方法不仅可以高效、快速和有效地评估不类型双极器件和集成电路的低剂量率辐射损伤，而且具有很好的普适性。最后，双极结型晶体管的变温辐照评估结果，为变温辐照评估方法提供了分立器件方面的实验支持和验证。　　 综上所述，本文建立的辐射缺陷竞争模型，进一步丰富和完善了低剂量率辐射损伤增强效应的物理机制，对双极器件和线性集成电路的加速评估方法及抗辐射加固具有重要的指导意义。此外，根据竞争模型提出的从高到低的变温辐照方法能够快速、有效地评估双极器件和线性运算放大器的低剂量率辐射损伤，且具有较好的普适性。