随着科技的发展,碳化硅高温压力传感器被广泛应用在石油钻井、化工冶金和航空航天等领域。目前国内外主要致力于传感器结构设计优化及失效分析和欧姆接触结构设计及失效分析等方面进行研究,对碳化硅高温压力传感器的应力模型研究报道较少。在广泛使用高温压力传感器的航空航天领域,传感器发生故障可能导致巨大的财产损失甚至危及人的生命安全。因此,研究碳化硅高温压力传感器结构在不同应力,尤其是综合应力下的应力模型,定量描述传感器的可靠性特征量与加速应力水平的关系,为传感器结构在不同应力下的可靠性评估、寿命预测提供依据是亟需解决的问题,同时也具有重要的理论和工程意义。本文首先介绍分析了常见的失效物理模型、可靠性分布模型的特点和适用范围,同时对工程上常用的可靠性模型分布拟合评估方法和参数估计方法进行分析研究。基于碳化硅高温压力传感器的工作原理,提出了碳化硅高温压力传感器结构的应力模型,确定并形成了适用于碳化硅高温压力传感器结构的可靠性分析方法。研究了碳化硅高温压力传感器敏感元件绝缘结构在高温下的可靠性和应力模型。基于敏感元件绝缘结构工作原理,采用仿真与试验结合的方法研究了高温下敏感元件结构形变和二氧化硅介电参数变化对敏感元件绝缘结构的关键评价参数-电容零漂的共同影响。仿真分别研究了600℃、700℃、800℃、900℃下1h、2h、4h下绝缘结构的形变和电容零漂。同时测试了相同温度时间应力下的SiC/SiO2样品介电参数并基于测试结果对电容零漂进行了修正。基于电容零漂拟合计算得到了不同温度下绝缘结构的电参数寿命,寿命数据分析显示,温度应力下敏感元件绝缘电参数寿命呈Weibull分布,同时基于可靠性分布得到了敏感元件绝缘结构在温度应力为600℃、700℃、800℃、900℃时的中位寿命分别为819h、381h、207h、120.2h。进一步,采用修正的阿伦尼乌斯模型对敏感元件绝缘结构温度应力下的应力模型进行表征,应力模型中失效激活能E为0.668e V、温度修正因子m为-1.32。基于制备的54个Pt/Ti N/Ti/SiC欧姆接触电极结构高温试验样品研究了欧姆接触电极结构在高温下的可靠性与应力模型。通过测试计算欧姆接触结构关键参数-比接触电阻率进行分析,结果显示实验样品的欧姆电极接触结构的寿命分布服从Weibull分布,600℃下欧姆接触的中位寿命为4.8h。另外,在综合实验数据和文献分析的基础上,采用阿伦尼乌斯模型对Pt/Ti N/Ti/SiC欧姆接触结构应力模型进行表征,分析得到了欧姆接触结构应力模型中的失效激活能,并通过应力模型计算出本文制备的欧姆接触结构在700℃时的中位寿命。基于碳化硅高温压力传感器结构的工作原理,其在温度应力下的应力模型符合最弱环模型,取决于器件的最弱点,即min{敏感元件绝缘结构,欧姆接触结构}。研究了温度-压力-冲击综合应力下的碳化硅高温压力传感器结构的可靠性及应力模型。为提高仿真速度降低求解难度,本文采用等效静态载荷法,以关键位置形变为载体,开展了温度、压力、冲击应力之间的等效转换方法的分析研究,并结合仿真结果,建立了各应力等效转换的数学关系,简化并实现了综合应力的研究。采用仿真结合试验的方法,得到了综合应力下敏感元件绝缘电参数寿命呈Weibull分布,同时基于可靠性分布模型得到了不同综合应力下敏感元件绝缘结构的中位寿命。采用艾林模型对敏感元件绝缘结构在综合应力下的应力模型进行表征,应力为温度-压力时失效激活能E为0.7126e V,压力应力对模型的修正因子C=14.68、D=-0.77;应力为温度-压力-冲击时失效激活能E为0.723e V,压力应力对模型的修正因子C=14.68、D=-0.77,冲击应力对模型的修正因子F=3.38×10-6,G=-1.8×10-7。另外,本文也基于应力模型对不同应力水平下退化速率进行分析,确定器件受到多种应力作用时,各应力之间不是简单的叠加关系。本文的研究结果为不同环境应力下的可靠性寿命预测提供方法指导,对器件改善性能和可靠性提供了重要的信息依据。