为了适应氧化钒微测辐射热计非制冷红外焦平面探测器快速增长的军用及民用领域工程应用需求，本文针对微测辐射热计结构特点，重点研究了其结构设计、建模和仿真方法，包括微测辐射热计版图设计、工艺流程设计、材料参数库建立、三维建模、有限元设计仿真、宏模型提取、IP核(Intellectual Property core)建立、与读出集成电路(ROIC)的系统级仿真及相关仿真结果的试验验证工作等内容。相关研究内容主要分为六部分。　　一、微测辐射热计的版图设计、工艺流程设计、三维建模和专用材料参数库的开发。通过版图设计和可视化工艺流程设计，建立了精确的、具有完备结构的微测辐射热计三维有限元模型；采用 UltraEdit软件开发了专用材料参数库，确保在有限元仿真中可调用材料实际参数，保证了仿真结果的可靠性和精度。　　二、微测辐射热计器件级设计、建模及等效电路分析。根据微测辐射热计红外焦平面探测器指标要求、工艺线实际加工能力，进行了器件级设计及建模，设计多种不同线宽的25×25μm2微测辐射热计结构，并通过初步理论计算为进一步的设计提供了参考依据，从而提高设计效率。同时根据热电等效理论，研究了微测辐射热计的等效电路模型，为系统级仿真奠定基础。　　三、微测辐射热计红外吸收分析、力学有限元分析。建立红外吸收等效模型，采用光学导纳矩阵法分析了其红外吸收率，设计出红外吸收率大于90％的红外膜系方案；分析了力学载荷及其边界条件，并进行有限元力学分析，为制备小形变及低应力器件提供了优良的膜系力学匹配方案。　　四、微测辐射热计热传导分析，电学、热电耦合有限元分析。研究了微测辐射热计中的热传导问题，并求解其热电耦合场下的热传导方程，明确了有限元仿真中的边界条件。通过电学有限元分析，得到微测辐射热计三维模型的电阻值及其电阻温度系数。通过动态热电耦合有限元分析，提取了器件的热导值和热容值；上述工作为系统级仿真提供了关键的四大热、电参数。　　五、微测辐射热计宏模型提取、IP核建立、与其读出集成电路的系统级仿真和探测器性能计算。采用 Verilog-AMS语言，将包含有限元仿真所提取四大关键热、电参数的等效电路，描述为微测辐射热计降阶宏模型；随后在集成电路软件Cadence软件中进行必要的封装和接口定义，建立了微测辐射热计的IP核；并在其后端读出集成电路的仿真中，调用该IP核，成功实现了微测辐射热计与读出电路的系统级仿真，获取了器件的红外输入-响应电压特性；最后基于此计算了器件的电压响应率、温度响应率、噪声等效温差、噪声电压等关键参数。　　六、微测辐射热计结构建模和设计仿真验证工作。根据本文所设计25×25μm2微测辐射热计，进行了流片验证，制备了640×512微测辐射热计红外焦平面探测器，并进行器件主要参数的测试和验证。其主要参数的测试结果与仿真结果吻合度较好。　　采用本文所介绍的微测辐射热计红外焦平面结构的设计、建模及仿真的方法，准确的模拟了器件主要特性，并在国内首次实现了微测辐射热计与其后端读出电路的系统级仿真。器件的主要性能在设计阶段即可被准确预估，并提出相应的设计方案，作为后续器件的制备依据。从而达到缩短研发周期，降低研发成本的目的。通过对设计方案的实验流片和测试，该设计、建模及仿真方法得到了较好的验证。同时本文方法，可用于各类不同阵列大小和尺寸及单层结构和多层复合结构的微测辐射热计的设计和仿真。该建模及设计仿真方法对加速我国微测辐射热计红外焦平面探测器的产业化进程以及提升相关器件水平等具有重要意义。