近年来，随着半导体行业的飞速发展，太阳能电池和半导体照明的应用也越来越广。目前太阳能电池和大功率LED共同面临的发展瓶颈都是散热问题，发热会严重影响器件的整体性能，最终导致其失效。因此如何准确测量芯片结温、提高器件散热能力是这些半导体器件应用设计中必须着重解决的核心问题。本文开展了太阳能电池和LED器件的热学特性分析，研究内容主要包括以下几个方面:　　1.单晶硅太阳能电池的结温热阻测试分析。结温和热阻是表征太阳能电池热学参数的重要物理量。基于正向电压法，我们分别在没有光照的实验条件和有光照的实验条件下实现了单晶硅太阳能电池的结温热阻测试。同时我们还比较了黑暗条件下和光照条件下的热阻数值并分析研究了造成热阻值不一样的原因。在实验测试中用到的光源是由白光LED阵列提供的，LED可见光光源避免了红外光会造成结温升高的因素。该研究内容中也对太阳能电池的热功率计算进行了深入的分析与讨论，提供了太阳能电池热功率计算的详细过程和方法。　　2.AC-LED芯片结温分布不均匀性的研究分析。AC-LED驱动电压的正弦变换特性使得AC-LED结温测试成为当今研究的一个难点，传统DC-LED的结温测试方法并不适用于AC-LED。本研究工作首先对AC-LED器件封装结构进行了详细分析，在此基础上利用Solidwork构建等效模型，运用FloEFD进行热学仿真。基于该热学模型进行了I10V/1Hz交流信号驱动下的热学仿真，并采用热像仪测试实际芯片表面温度，将仿真结果和实验数据进行对比从而验证热模型的正确性。接着对正常工作条件下的AC-LED瞬态结温特性展开研究，重点分析了峰谷值时刻结温分布的不均匀性、频率变化对结温分布不均匀性的影响，并且提出了三种相应的改善芯片结温分布不均匀性的散热方法。　　3.对正向电压法的深入研究并且提出了一种新的结温测试方法。通过比较不同结温测试方法的测试结果我们发现:正向电压法的结温测试结果与实际的LED结温相差很大，对于350mA下的蓝光LED正向电压法测试的结温比其他三种方法得到的结温低了40℃之多。我们经过严格的实验研究证明:正向电压法中大电流切换成小电流的过程中，载流子温度和结温的不同步变化造成了正向电压法测试结温的不准确性。为了弥补正向电压法和拉曼光谱法等测试结果之间的差异，我们运用Matlab软件，以热力学第一定律为理论依据，进行了详细的分析和计算，最终能够成功弥补正向电压法的不足。在充分认识到电流切换过程中会引入测试不准的实验情况后，我们提出了一种新的结温测试方法。该方法是基于LED的IV特性曲线中电压、电流和结温的关系来测试LED结温的，整个测试过程不存在电流切换的问题，测试结果与拉曼光谱法的测试结果近似。　　4.半导体PN结中载流子扩散漂移的瞬态计算与分析。以扩散漂移模型为基础，运用Matlab软件进行载流子瞬态过程中的计算，并且与稳态结果进行对比验证了模型计算的正确性。接着分析了瞬态过程中产生的鼓包现象以及该现象产生的原因。