第三代半导体碳化硅（Silicon Carbide,SiC）具有宽禁带、高临界电场、高热导率等优良的材料特性,SiC功率器件具有耐高温高压、低自身功耗等优势,成为新一代航天器电源、电推进等系统计划选用的重要关键器件。SiC结势垒肖特基二极管（Junction Barrier Schottky Diode,JBS Diode）抗单粒子效应能力远不如预期,在远低于额定电压偏置情况下会出现漏电退化甚至单粒子烧毁,无法满足宇航应用需求,严重制约了航天型号的选用。目前,单粒子效应的机理尚不清晰、不同工艺结构器件抗辐射能力差异性仍不掌握、以及对单粒子效应的影响因素认识还存在不足,导致SiC JBS二极管的单粒子效应评估方法制定缺乏依据、器件加固、型号选型及应用加固缺乏基础支撑。针对上述问题,本文的研究内容及创新成果如下:1)试验验证了SiC JBS二极管的失效模式。通过开展不同辐照条件下的单粒子试验,验证了SiC JBS二极管单粒子效应存在漏电退化和单粒子烧毁两种失效模式。2)基于EMMI、DLTS缺陷分析技术、重离子微束/宽束辐照试验,结合TCAD仿真,补充完善了单粒子漏电退化及烧毁失效模型。通过开展重离子微束试验,验证了“单粒子微烧毁”理论,得到器件漏电流随入射离子注量的增加是多个离子分别作用的结果,SiC JBS二极管漏电流增加具有累积效应。结合辐照试验后漏电退化样品的EMMI观察,电学特性对比和DLTS分析,认为SiC二极管漏电退化是入射离子在半导体内部产生缺陷形成微小损伤,使肖特基处电场分布发生变化,肖特基势垒高度降低和陷阱辅助隧穿效应共同作用的结果;结合重离子辐照试验和TCAD器件仿真结果,认为单粒子烧毁是入射离子导致SiC JBS二极管局部电场达到雪崩击穿电压而发生雪崩击穿的结果。3)研究了工艺结构对单粒子效应的影响,提出了器件加固措施及选型建议。通过重离子辐照试验研究了工艺结构对单粒子效应的影响,分析认为蜂窝状结构更易受单粒子效应的影响。器件加固时,可考虑采用复合终端结构,改善器件击穿电压的可靠性、稳定性。在满足击穿电压、导通电阻等常规特性的基础上,选择条状结构更有利于提高器件的抗单粒子效应能力。4)研究了不同试验条件对单粒子效应的影响。通过控制偏置电压、入射离子LET等变量,开展试验研究不同因素对单粒子效应的影响,结果表明外加偏置电压越高,越易发生单粒子效应;入射离子LET越高,越易发生单粒子效应;漏电流增加与注量累积呈正相关。TCAD仿真验证了偏置电压和入射离子LET的影响,还得出结果:粒子从肖特基或PN结处入射对单粒子效应的发生与否影响不大,与损伤位置有关;垂直入射为最坏情况。5)研究了质子单粒子效应。对不同结构的1200V SiC JBS二极管开展高能质子辐照试验,累积注量达5×10¹⁰ cm^-2,试验结果呈现出漏电流随注量增加而减小的现象,未出现单粒子烧毁。分析漏电流减小的原因与退火效应和势垒高度增加有关。SiC JBS二极管的抗质子单粒子效应能力较强。6)研究了限流对SiC器件单粒子效应的影响。对比试验研究了采用电源过流保护和加串联电阻限流两种应用加固措施的有效性。地面试验系统100μA/10mA电源限流条件下,二极管出现单粒子烧毁;采用串0 kΩ、30 kΩ、620 kΩ电阻的方式限流,试验结果表明串入的限流电阻越大,器件的反向特性退化程度越小。结合仿真计算结果,分析认为地面试验系统电源限流对单粒子烧毁无保护作用的原因是响应时间太长（ms量级）。