650 V应用等级的硅基GaN电力电子器件近年来发展迅速,有望广泛应用于消费类快速充电、无线通信等领域。本文对HEMT器件在高温、高压应用环境中面临的可靠性问题进行了针对性研究。首先,本文针对应力下由介质层退化引起的器件阈值电压(Vth)漂移现象进行了研究。通过高温反偏(HTRB)应力测试,研究了器件Vth在高场应力下的退化过程与物理机制,发现电场通过引起栅介质层内原本被电子占据的陷阱发生去俘获过程,在陷阱内留下净正电荷,从而导致Vth负偏。通过高温恒流(HTSC)应力测试对热载流子注入引起的Vth漂移现象进行了研究,发现恒定热电流会通过热电子注入栅下介质层而引起Vth正偏。此外,本文提出了一种新的硬开关高温反偏(HS-HTRB)应力测试以研究硬开关中热电流脉冲引起的Vth漂移,发现该热电流脉冲在低温下通过碰撞电离引起器件Vth的轻微负偏,高温下通过热电子注入引起Vth正偏。进一步地,本文还对以上器件退化机制的温度相关性进行了研究。其次,本文针对应力下由缓冲层深能级陷阱引起的器件Vth和导通电阻(Ron)退化进行了研究。通过对不同衬底偏置状态下的器件进行HTRB和HS-HTRB应力测试,研究了缓冲层深能级陷阱对器件Vth的影响,发现垂直应力引起的缓冲层电子注入会导致Vth正偏和亚阈摆幅(SS)退化。通过高温垂直应力测试,对不同电场方向下缓冲层陷阱电子俘获机制进行了分析。通过对器件进行不同温度下的垂直应力测试,对引起器件Ron退化的缓冲层深能级陷阱的激活能进行了计算,并通过对该组应力下器件垂直漏电途径进行研究,分析了器件外延结构中缺陷的类型与分布。接着,本文对共源共栅(cascode)结构HEMT器件的失效机制进行了研究。通过对cascode器件结构的分析,提出了一种新的能够高效准确地判断应力后cascode器件具体失效位置的方法,将传统繁冗复杂的测试流程缩减至三步,极大地提高了失效分析效率。通过对cascode器件在不同温度下进行不同强度的HTRB应力测试,计算得到了引起cascode器件Ron退化的激活能,并发现随着应力电压的增加,器件内部的失效机制产生变化。最后,本文对cascode器件进行了加速老化实验以及寿命预测。通过电压加速和温度加速两种实验方式,分别确定了器件的电压加速系数和老化失效的热激活能。通过对器件随时间的失效分布进行研究,判断了器件的失效阶段和失效规律,并对器件在使用条件下的寿命进行了预测。