电离总剂量是航天电子系统辐射效应研究的重要问题，其中双极器件因其特有的低剂量率损伤增强（Enhanced low Dose Rate Sensitivity, ELDRS）效应，近年来已成为航天用双极器件抗电离总剂量效应发展重点突破的方向及难点问题。目前普遍接受的ELDRS效应随总剂量的变化趋势为阈值区、线性区和饱和区，且前期的研究认为较高总剂量下和更低剂量率（<10mrad(Si)/s）下ELDRS效应会趋于饱和。但最近几年的研究报道在此情况下仍出现增强的趋势，通过现有物理模型外推的方法并不能解释增强现象，而现如今国内外为进一步提高深空探测能力，高可靠性、长寿命的飞行器已成为当前航天任务的现实需求。与此同时，ELDRS效应与器件制作工艺极为相关，不同工艺线中的器件ELDRS效应差异极大，这也是导致双极器件抗总剂量效应水平难以评估的原因。因此，开展更高总剂量水平下的辐射损伤机制和评估方法研究对双极器件抗辐射加固及加速评估试验至关重要。鉴于上述双极器件总剂量效应及评估方法研究中存在的问题，本论文以不同类型的晶体管、集成电路以及特殊测试结构栅控晶体管为研究对象，对宽剂量尺度下双极器件的辐射损伤规律、评估方法的物理机制及加速评估试验方法的建立进行了比较系统全面的研究。在辐射损伤规律方面，研究表明，不同剂量率条件辐照时，双极器件在剂量0~200krad(Si)范围内存在明显剂量率效应，未见饱和趋势，通过对器件增强因子的表征可知，伴随剂量率降低增强因子增大，同时，随着辐照剂量的累积，双极器件对剂量率的敏感程度下降。结合温度和氢浓度对辐射响应的影响规律，揭示了复合-俘获机制是剂量率效应产生的关键因素，氢分子的堆积及碎裂机制是引起了剂量与剂量率效应相关性的主要原因。该研究结果为下一步的加速评估方法的建立提供了第一手的试验资料。在评估方法的物理机制方面，借助特殊测试结构栅控晶体管（GLPNP），分析了温度对缺陷电荷分布的响应机制。结合已有的变温加速评估试验方法和温度对缺陷间反应的影响，首次确定了变温评估方法的关键物理过程，包括低剂量阶段增强质子的直接释放和输运机制；中等剂量阶段降低氢二聚化机制，减小质子消耗；高剂量阶段抑制界面陷阱退火作用，增加质子间接释放机制，为加速评估试验方法的建立奠定了理论基础。在建立宽剂量尺度加速评估试验方法方面，不同剂量不同剂量率的温度辐照结果表明，剂量率对双极器件的退化模式影响不大，仅表现在敏感程度的差异。对比不同剂量条件的温度响应，随剂量的累积，氢的二聚化过程逐渐增强，导致器件损伤峰值向低温方向漂移。基于温度、剂量及剂量率对总剂量的影响机制，建立了剂量0~200krad(Si)范围的低剂量率变温加速评估试验程序，验证结果表明，该方法可以保守评估双极器件在低剂量率条件下的抗辐射能力，并且第一次将评估时间从8个月缩短至11小时。综上所述，本论文较系统、深入地研究了双极器件的剂量率效应，进一步完善和发展了双极器件总剂量效应的物理机制。并将研究结果用于建立变温加速评估试验方法的理论模型和宽剂量尺度的低剂量率加速评估试验程序。